R1234yf+CO2和R1234ze (E)+CO2二元混合物的比容平移Soave-Redlich-Kwong方程

采用温度相关比容平移项的比容平移Soave-Redlich-Kwong（VTSRK）方程计算新工质R1234yf和R1234ze（E）的热力学性质以及两种物质与CO₂的二元混合物性质,混合物计算采用van der Waals混合规则,二元交互作用系数由密度数据拟合得到。对纯净物计算与专用状态方程进行对比,VTSRK方程比SRK方程显著改善了液相密度表征效果。对混合物的密度计算结果与实验数据进行对比,对于R1234yf+CO₂二元混合体系方程与实验数据相对均方根偏差为1.17%,对于R1234ze（E）+CO₂二元混合体系相对均方根偏差为0.82%。结果显示,采用温度相关比容平移项的VTSRK方程应用于R1234yf和R1234ze（E）纯流体以及R1234yf+CO₂和R1234ze（E）+CO₂密度性质计算,可获得较高精度。     

二氧化碳封存技术在油气行业应用进展

油气行业封存二氧化碳具有天然优势,利用油气藏封存二氧化碳不仅可以降低大气中二氧化碳的浓度,减缓温室效应,同时还可以通过向正在生产的油气井中注入二氧化碳达到驱油并增加原油产量的目的,具有很好的经济效益.目前,该技术应用在国内尚处于试点示范阶段,为了对该技术进行深入研究,充分发挥二氧化碳驱油在应对气候变化方面的积极作用,文...     

CO2捕集技术的研究现状

针对目前主要的CO2捕集技术进行了综述,总结了各种技术的优缺点,并阐述了各种方法目前存在的问题,指出了可能的改进方法,并提出未来CO2捕集技术研究的重点以及方向.     

生物质制甲醇系统CO2捕集过程的设计模拟及技术经济性分析

通过ASPEN PLUS过程系统建模模拟，设计了生物质制甲醇系统中CO2的捕集工艺流程，并分析了其技术经济性能，研究了不同CO2捕集率的成本及其对生物质制甲醇能耗、水耗的影响。结果表明，捕集率为85%时生物质制甲醇系统CO2捕集封存较佳，单位捕集量的成本最低，有效能耗为453 MJ/t、水耗为193 kg/t、成本为135元/t，远低于直接从大气中捕集CO2。虽然这将使生物质制甲醇的生产成本增加154元/t，但当CO2减排补贴价格为40~50元/t时，则可抵消该部分成本增量。     

碳捕集和封存技术发展现状研究

近年来,随着大气中二氧化碳含量的增加、温室效应的加剧,碳捕集和封存技术逐渐走进了人们的视野。它主要分为二氧化碳的捕集、运输和储存三个环节,将工业生产中的二氧化碳永久地封存在地下,对于减少大气中的二氧化碳含量具有巨大的潜力。不过由于目前各项政策的不稳定以及社会的接受程度不足,碳捕集和封存技术仍面临着巨大的挑战。本文就当前碳捕集和封存技术的背景和发展现状,提出了相应的解决思路。     

CO2矿化及吸收-矿化一体化(IAM)方法研究进展

为避免温室效应带来的负面影响,CO₂减排已成为目前的当务之急。CO₂矿物碳酸化作为一种有潜力的CO₂减排技术,受到了学者们的广泛关注。CO₂矿物碳酸化方法主要包括直接干法碳酸化、直接湿法碳酸化以及间接碳酸化等不同工艺过程。目前,CO₂直接或间接碳酸化方法面临的关键挑战是提升CO₂碳酸化反应动力学特性;反应速率慢、碳酸化效率较低是当前该技术的主要问题。传统CO₂胺类化学吸收法具有吸收速率快、吸收容量大和吸收剂能循环再生的优点,但能耗和运行成本较高。将CO₂胺类化学吸收法与CO₂碳酸化过程结合而开发的CO₂吸收-矿化一体化技术（IAM）不仅解决了传统工艺高能耗、低转化率的问题,而且使工艺流程简化、成本降低,有利于应用于工业化。本文主要综述了近年来CO₂矿化技术的研究进展,对比了各种工艺技术路线的不同特点,并分析指出加强对IAM工艺反应机理的研究以及开发出高效、经济的吸收剂和矿化原料,将是该工艺未来研究的重点和关键。     

碳质吸附剂对CO2的吸附、捕集和分离

温室效应日渐显著,如何减少温室气体CO2的排放以及如何将大气中的CO2富集、分离并加以应用逐渐成为科学研究的热点.碳质吸附材料因其优良的吸附性能和发达的孔隙结构,在气体分离领域起着重要的作用;同时碳质材料的化学性质稳定,可以在很广的工作条件下应用.由此,碳质材料作为CO2的分离和捕集介质在许多方面都具有很大的优势.本文简要介绍近年来运用碳质材料吸附、捕集和分离CO2的研究进展.     

格子Boltzmann方法模拟咸水吸收CO2的Rayleigh对流过程

由溶解的CO₂引发的Rayleigh对流,对咸水层中CO₂的捕获与封存至关重要。为了更加直观地了解该过程的混合规律和盐浓度变化带来的影响,本文采用格子Boltzmann方法（LBM）对该过程进行了模拟。通过建立包含密度和浓度分布函数的双分布模型,同时引入静电力和体积力等外力项,对293.15K、101kPa下有多个离散的CO₂扩散源时的浓度分布进行了模拟。结果表明,模拟得到的Rayleigh对流结构、对流发生时间、流场速度和瞬时传质通量的数量级与前人研究结果一致;在咸水吸收CO₂过程中,Rayleigh对流结构可有效强化传质;瞬时传质通量随着时间增长先减小后增大再减小,对应了Rayleigh对流结构产生、发展、稳定的变化过程。同时模拟CO₂在纯水和不同盐浓度咸水中的溶解过程结果表明,盐浓度的增加会延迟Rayleigh对流的开始时间、降低传质效率,这与前人的实验结果一致,模拟结果可为不同盐浓度咸水层中CO₂的封存提供指导。     

二氧化碳捕集技术及应用分析

分析了CO2捕集技术及现状。CO2捕集是CCS的关键技术单元之一,针对不同的CO2气源,国内外研究开发了多种技术。许多CO2捕集技术已经工业化,其中燃烧后烟气中CO2的捕集技术主要是以一乙醇胺(MEA)为基础的胺法;燃烧前的CO2捕集技术主要应用于IGCC电厂,一般需要对煤气中CO进行部分变换,变换后脱碳可采用成熟技术,如Selexol(NHD)等。富氧燃烧则是在中试成功的基础上,进行更大规模的工业示范。国内外大型煤制油化工项目主要采用低温甲醇洗脱除CO2,如果设置CO2产品塔,则可以获得体积分数98%以上的CO2。天然气脱碳主要采用MDEA技术。另外还有低温法、PSA、膜分离等CO2捕集技术及化学链燃烧等一些正在研发的技术。     

基于CCS的MEA脱碳技术全球专利发展态势

以单乙醇胺(MEA)吸收法为主的脱碳技术被认为是较具可行性的CO₂捕集技术。本文主要针对MEA脱碳技术开展专利分析,建立MEA技术专利分析方法,研究认为基于二氧化碳捕集、运输和封存(CCS)应用的MEA脱碳技术在近十年得到大幅增长,其中增长较快的国家有美国、中国、日本、澳大利亚等,中国和韩国在近3年尤其增长较快;各国MEA脱碳技术专利的侧重点和优势各不同,美国、日本、俄罗斯等国专利较为倾向烟气脱碳、装置、材料等实际应用,中国则倾向于MEA基础方法研究,该研究结果有望为我国MEA脱碳技术研发创新、专利申请与保护提供参考借鉴。     

Bioconversion of CO2 and potential of gas fermentation for mainstream applications: Critical advances and engineering challenges

The undesirable consequences of climate change are attributed to the ever-increasing emissions of greenhouse gases, especially carbon dioxide. For the sustainable development of human society, there is an urgent need to develop novel techniques for efficient conversion and utilization of carbon dioxide. Hence, carbon capture and storage, artificial bioconversion of carbon dioxide are topics of great interest for current researchers across the globe. Here, we elucidate the different techniques of carbon fixation, which fall under the broad categories of natural fixation pathways, thermo-catalytic conversion techniques, and synthetic carbon fixation pathways. Based on a comparative analysis, gas fermentation is a promising method for the microbial conversion of CO₂-containing gases into fuels and chemicals. However, for mainstream applications, in-depth reviews of different reactor configurations and the various engineering aspects related to process development are still lacking. We have analyzed the published literature relating to artificial bioconversion of carbon dioxide and focused on the factors like equipment selection and reactor design that can assist in scale-up of gas fermentation technology. The review provides an in-depth understanding of engineering aspects related to stirred tank and bubble column reactors, focusing on the technical design parameters and discussing the conditions for optimal operation and performance during commercial gas fermentation processes.     

Thermodynamic and transport property models for carbon capture and sequestration (CCS) processes with emphasis on CO2 transport

Carbon capture and sequestration (CCS) is one of the most promising technologies for the reduction of carbon dioxide (CO₂) concentration in the atmosphere, so that global warming can be controlled and eventually eliminated. A crucial part in the CCS process design is the model that is used to calculate the physical properties (thermodynamic, transport etc.) of pure CO₂ and CO₂ mixtures with other components.     

二氧化碳管道意外泄漏减压过程的断裂控制研究进展

管道是二氧化碳捕集、利用和封存（carbon capture, utilization, and storage,CCUS）技术产业链中输运大量二氧化碳（CO₂）的最优方式,但其在运行中具有意外泄漏风险。本文从实验和计算机模拟两个方面综述了国内外开展CO₂管道泄漏减压、断裂扩展的研究进展,分析了相态、管材、埋地条件等初始状态对裂纹扩展规律的影响。阐述了状态方程、杂质因素、理论模型对开展实验和模拟计算研究的影响。归纳了适用于建立减压波预测模型的状态方程,开展流固耦合研究的理论方法和模拟仿真软件,设计CO₂输运管道参考的技术文档。总结了当前CO₂管道泄漏减压、断裂扩展控制研究方面需深入研究的科学问题,展望了亟待开展的研究内容,包括构建多元混合物状态方程在三相点、相间线的计算模型;探究裂纹裂间处CO₂热物性质与裂纹断裂扩展的耦合关系;建立管道止裂准则,开发、优化CO₂输运管道专用止裂器。     

Mesoporous Silica Sorbents Impregnated with Blends of Tetraethylenepentamine and Alkanolamine for CO2 Separation

Mesocellular silica foam (MSU-F) supports were functionalized via wet impregnation with various amine and alcohol compounds for use as high-capacity adsorbents for CO₂ separation. The effect of the amino, hydroxyl, and ether functional groups in the impregnating mixture on the CO₂ adsorption capacity was investigated. Chemical adsorption was controlled by the composition of the compounds, and the blending effect on the adsorption performance was dependent on the temperature. MSU-F (30 wt.%) impregnated with a mixture of tetraethylenepentamine (40 wt.%) and aminoethylethanolamine (30 wt.%) showed a high adsorption capacity of 5.4 mmol/g at 333 K for 15 kPa CO₂.     

二氧化碳在CH4+CO2+N2/C2H6三元系中的结霜温度计算

含CO₂的天然气体系在历经低温工艺时,由于CO₂的三相点温度(216.55 K)较高,容易凝华结霜产生固体CO₂,因而有必要对CO₂在天然气中的结霜温度进行计算。根据气固相平衡原理,分别采用道尔顿分压定律、PR状态方程对CO₂在CH₄-CO₂-N₂和CH₄-CO₂-C₂H₆三元系中的结霜温度进行了计算。此外,还采用HYSYS软件对CO₂的结霜温度做了相应的计算。将3种方法的计算结果和实验结果进行了比较,结果表明3种方法在预测三元系中CO₂的结霜温度时,都具有良好的精度。其中,PR状态方程法和HYSYS法的精度略高于道尔顿分压定律法;道尔顿分压定律法虽精度最低,但计算最简单,且也能获得满意的精度,可做工程快速估算使用。     

瑞典二氧化碳捕集与封存技术的研发现状

瑞典参与的二氧化碳捕集与封存(CCS)项目多是欧盟项目,与英国、德国、丹麦、挪威、法国等国一起开展技术研究和示范项目的建设。瑞典在二氧化碳的捕集、运输和封存等各个环节的技术和政策都有研究,捕集技术的实验平台和示范项目则多设在瑞典境外的大型火力发电厂,封存地则需要考虑运输、地质条件等因素。     

A fundamental equation of state for the calculation of thermodynamic properties of chlorine

A fundamental equation of state is presented for the calculation of thermodynamic properties of chlorine. It is expressed in terms of the Helmholtz energy with the independent variables temperature and density. Based on the available experimental data from the literature, the equation is valid from the triple point temperature 172.17–440 K with a maximum pressure of 20 MPa. The quality of the equation is evaluated by comparisons with experimental measurements. Since the equation was developed in part for use in mixture models relevant for carbon capture and storage applications, special focus was also given to correct extrapolation behavior.