钙和镁硅酸盐矿物磨矿时大气中CO_2对结构的影响

瑞典和俄罗斯的科学家研究发现 ,实验室条件下 ,在天然和人造透辉石长期干磨过程中 ,除了大气湿气引起水化外 ,研磨的矿物大量吸收大气中的ＣＯ2 。天然透辉石研磨 36ｈ导致约 10 %样品生成ＣａＣＯ3 。光谱分析表明 ,研磨的透辉石中存在ＣＯ2 ,与岩浆相应的高温高压下溶解ＣＯ2 后的人造和天然硅酸盐玻璃的形式相同 ;ＣＯ3 2 - 不仅存在于研磨透辉石表面 ,也存在于矿物晶粒本体。研磨中有石英生成 ,它可通过非晶相再聚合而发生。已用漫反射傅立叶转换红外光谱学、粉末Ｘ射线衍射、光谱学、ＣＯ2 含量分析和ＢＥＴ -表面物测定 ,研究了镁和…     

低渗煤层CO2-ECBM过程的CO2和CH4的扩散特征

气体扩散能力的强弱是决定CO₂-ECBM成败的关键因素之一。以中国两淮低渗含煤区刘庄矿13煤和祁东矿7煤的煤储层孔隙特征为研究对象,开展CO₂-ECBM过程中CO₂和CH₄气体的扩散行为研究,以期获取CO₂和CH₄气体在储层条件下的扩散规律,为研究低渗煤层CO₂-ECBM过程的扩散规律提供理论依据。研究结果表明：刘庄矿13煤和祁东矿7煤2种煤样中气体扩散类型以Fick型扩散为主,占比50%以上,其次为过渡型扩散,占比接近30%,CH₄的Knudsen型扩散约占10%,CO₂的Knudsen型扩散接近20%;CO₂和CH₄气体进行Fick型扩散和过渡型扩散时,其扩散系数与温度变化关系不明显,在压力2 MPa,刘庄矿13煤中的气体扩散系数约为10 m2/s,祁东矿7煤中的气体扩散系数达到13 m2/s以上,且随压力增加2种类型的扩散系数均开始降低,在0...     

煤层对CO2、CH4和N2吸附/解吸规律研究

针对目前我国煤层气开发中存在的产气率低、煤层气开采理论规律研究欠缺等问题,根据试验对比分析了不同温度15、20、25、30℃时,CO2、CH4和N2在煤岩中的吸附／解吸规律。试验结果表明,当温度升高时,气体分子的平均自由程越大,气体吸附量变小;对同一种煤介,当压力相同时,临界温度高的气体,具有较强的吸附能力,煤层对CO2、CH4和N2吸附能力依次下降;压力升高时,煤层对气体的吸附量变大;降压解吸过程存在解吸滞后现象,温度降低显著,这与吸附、解吸表达式和吸热反应有关。     

硅酸盐水泥基CO2泡沫混凝土的制备及机理

煤电一体化基地运行产生大量CO₂引起的环境问题引起了极大的关注。利用坑口电厂CO₂制备泡沫混凝土材料不仅可应用于矿井充填,而且可实现坑口电厂CO₂的原位处理。为此,研发了一种兼具高强与固碳特性的CO₂泡沫混凝土材料,并探索了硅酸盐水泥基CO₂泡沫混凝土(CFC)的制备机理。通过碳酸化预处理水泥和物理发泡方式制备了硅酸盐水泥基CO₂泡沫混凝土,采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、万能试验机、热重分析方法(TG)分别进行微观表征、力学性能测试、固碳能力测试,对CO₂对CFC干密度、孔隙率、抗压强度及固碳性能的影响规律及作用机理进行研究,分析了硅酸盐水泥中CO₂泡沫消泡机制,讨论了CO₂发泡硅酸盐水泥基混凝土机理。试验结果表明：得益于CO₂养护作用,CFC抗压强度明显提高;碳酸化预处理后CFC的7 d抗压强度提高44.6%,28 d抗压强度提高27...     

N2/CO2混合气注入对页岩力学特性影响规律研究

工业废气经脱硫注氨处理后,气体主要成分为N₂/CO₂。基于减少能源消耗,利用页岩储层有效封存CO₂的思想,开展N₂/CO₂混合气注入对页岩力学特性影响规律研究。以四川省龙马溪组黑色露头页岩为试验研究对象,开展恒温恒压条件下,不同浓度配比N₂/CO₂混合气注入页岩试验,利用单轴压缩试验和巴西劈裂试验,分析N₂/CO₂混合气中CO₂浓度对于页岩力学特性的影响。研究结果表明：页岩试件经N₂/CO₂二元混合气浸泡后,混合气中随CO₂浓度的增加和相变,试件孔隙增长率呈现先增大后减小趋势,孔隙增长率为34.91%～110.6%;页岩试件的强度和泊松比先降低后增大,弹性模量先增大后降低,单轴抗压强度损失率为37.5%～69.1%,抗拉强度损失率为35.3%～85.4%,弹性模量增幅37.5%～54.7%,泊松比损失率为...     

基于煤层封存CO2的煤中有机质超临界CO2萃取试验装置的建立

为研究煤中Sc-CO2可溶性有机小分子对煤封存CO₂影响及煤中生物标志物温和条件萃取方法研究奠定技术基础,以深部不可采煤层封存温室气体CO₂所涉及的超临界CO2(Sc-CO2)与煤有机质作用为背景,建立一套煤的Sc-CO2萃取试验装置。根据煤中可萃取物量低和煤粉易于进入气路特点,开发出了可适于Sc-CO2静态/动态的煤萃取试验装置。详细分析了CO2增压和防煤尘方法、萃取条件控制方式、萃取物收集与富集过程。所开发的萃取装置集CO2增压、煤萃取、萃取物收集和富集于一体。该装置可用于在可控及高压条件下煤中微量可溶性有机化合物的Sc-CO2萃取试验研究。     

硝酸锰对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO2的影响

采用Mn(NO 3) 2对钙基CO 2吸收剂进行浸渍改性。在常压双固定床煅烧/碳酸化反应器系统上,研究了改性钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO 2的反应特性,并分析了其在循环反应中的微观结构。结果表明：Mn/Ca摩尔比、碳酸化温度、煅烧温度等对改性吸收剂循环捕集CO 2特性有较大影响。Mn/Ca摩尔比为1.0∶100和700 ℃碳酸化时,改性吸收剂可获得最大碳酸化转化率,高于相同反应条件下的未处理吸收剂的转化率;Mn(NO 3) 2的加入提高了吸收剂在高煅烧温度（>950 ℃）下的抗烧结性能;经Mn(NO 3) 2改性后吸收剂煅烧产物的孔隙结构得到了改善,这有利于CO 2的循环捕集。     

醇胺配方溶剂捕集CO2驱采油出气中CO2实验研究

采用耐压实验装置模拟 CO₂驱采出气状态,以 CO₂和 CH₄混合气体(体积比 1∶1)作为吸收气体,在中压条件下,以 MDEA 为主吸收剂,分别以 PZ,DEA,DETA 和 DIPA 为活化剂,对吸收 CO₂效果进行了考察。 记录不同浓度溶液在不同温度、压力、转速下的进出气量,测定出反应速率、吸收量、再生率和再生速率,分析其与反应温度、反应压力和吸收液浓度的关系。 对实验结果综合分析,MDEA 复配溶液的吸收及再生性能优于单组分 MDEA 溶液, 可以得出在吸收条件为温度 40 ℃、压力 1.0 MPa 及转速 300 r/min,再生条件为温度 102 ℃(MDEA-PZ)、温度 104 ℃(MDEA-DETA),转速 700 r/min,浓度配比为 35%MDEA+5%PZ 和 35%MDEA+5%DETA 溶液是吸收及再生性能较好的二元复配溶液。     

基于钙循环的燃煤电站捕集CO2系统模拟

提出一种基于钙循环法适用于燃煤电站的燃气/蒸汽联合循环捕集CO₂新型系统,把该CO₂捕集系统分成4个子系统：煤气化子系统、燃气子系统、钙循环捕集CO₂子系统、余热锅炉及汽水循环子系统。采用Aspen Plus软件平台对各子系统进行热力学建模和模拟。结果表明,在CO₂捕集效率为90%时,在一定钙基吸收剂流量参数下该CO₂捕集系统的净效率可达41.81％。氧碳物质的量比和汽碳物质的量比对气化炉煤气中的CO、H₂和CH₄体积分数有重要影响。随着氧碳比和汽碳比的增加,煤气热值和CO₂捕集系统净效率均呈现下降趋势。为了保持较高的系统净效率,氧碳比应小于0.24。     

N2和CO2对煤明火燃烧灭火性能的对比实验研究

为掌握N₂和CO₂对煤明火燃烧过程的不同灭火效果,采用自主研制的煤明火燃烧实验装置,对平煤八矿煤样进行了通入相同流量N₂和CO₂气体灭火剂的煤明火燃烧灭火实验,测定了在煤有焰燃烧和阴燃熄灭阶段的温度场温度、标志性气体(O₂、CO和CH₄)组分、热释放速率以及火焰图像面积的变化规律。结果表明:相比于煤自由燃烧,在煤有焰燃烧阶段,通入CO₂时明火火焰熄灭时间、煤温上升速度、耗氧量、热释放速率以及CO和CH₄浓度的下降速度比通入N₂时更低;同时,通入CO₂时火焰图像面积呈指数下降,而通入N₂时呈线性下降;在煤阴燃熄灭阶段,通入CO₂时煤温、CO和CH₄浓度下降速度比通入N₂时的更高,而通入CO₂时的耗氧量和热释放速率比通入N₂时的更低;说明CO₂比N₂具有更好的熄灭煤明火燃烧的能力。     

五点法井网CO2-N2驱前置CO2段塞尺寸优化

为了优选五点法井网条件下CO₂-N₂驱前置CO₂段塞的尺寸,类比YS油田的实际情况,用CMG油藏数值模拟软件进行了低渗特低渗油层CO₂-N₂驱数值模拟研究。结果表明,在低渗特低渗油层五点法井网中,CO₂-N₂驱的前置CO₂段塞尺寸均以0.4PV为宜,按照极限日产油量约束条件结束采油生产不仅可以获得较高的采收率,且其吨油气体成本也最低,是最佳的生产方式;衰竭期的原油采收率增幅很小,但注入气回采率较大,且所回采的注入气经处理后仍可继续注入油层提高采收率。     

烟煤的CO、CO2和O2竞争吸附特性研究

为明晰煤与CO、CO₂、O₂之间的吸附规律,研究CO与CO₂、O₂在煤中的竞争关系,以钱家营烟煤为研究对象,基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)的试验结果,通过定量分析和分子单元参数构建的方法,构建钱家营烟煤分子晶胞结构(C1160H860O80N20),为验证构建模型的准确性,利用量子化学计算模拟分子的红外光谱,计算结果与试验结果基本吻合。在此基础上,采用巨正则蒙特卡罗和分子动力学方法,研究压力(0～16 MPa)、温度(20～60℃)对煤吸附CO、CO₂、O₂的影响。研究结果表明：拟合的等温吸附曲线符合Langmuir方程,在相同压力下,温度越高,CO、CO₂、O₂吸附能力越弱,在相同温度下,煤层埋深压力与吸附量之间呈正相关趋势,单一气体CO、CO₂和O₂的吸附量为CO₂>O₂>CO,且CO₂     

原料煤的结构特性和添加剂对活性炭孔隙结构及吸附CO2 性能的影响

选用5 种原料煤,3 种添加剂分别考察煤结构特性和添加剂种类对制备活性炭性能的影响,以比表面积、孔径分布、CO₂ 吸附量、碘值、微晶结构尺寸对活性炭进行表征。结果表明:由于5 种原料煤结构特性的不同,经炭化之后微晶高度和层片宽度都有不同程度的变化。太西煤炭化料的微晶结构在后期活化阶段最为适宜,从而以灰分低、挥发分适中的太西无烟煤为原料,制备的活性炭微孔最为发达,吸附CO₂ 的性能最佳;3 种添加剂中NH₄Cl+KNO₃ 效果最为显著,制备的活性炭比表面积为1 093 m² / g,微孔孔容为0. 415 mL/ g,CO₂ 的吸附量为2.41 mmol/ g(0.1 MPa,25 ℃)。     

新疆某铀矿床CO2+O2中性浸出试验研究

针对新疆某矿床矿石碳酸钙含量高的特点,开展了地浸采铀工艺试验,试验表明:中性浸出工艺是一种温和的浸出工艺,浸出的选择性好,浸出过程中对地下水化学成分影响较小,并且CO2可以调节溶浸液的pH值,避免地下水中钙镁等离子的化学沉淀,防止矿层堵塞。试验过程中,浸出液铀浓度随着HCO3-浓度的上升而增涨,浸出液铀浓度达到峰值并持续稳定在60mg/L左右,表明CO2+O2中性浸出工艺的应用取得较好的效果,浸采成本低,是适合该矿床开采经济合理的浸出工艺。     

煤层储存CO2机理和技术路线

大气中重要的温室气体CO2含量显著增高,导致全球气候变暖,对人类生存安全和社会经济可持续发展构成严重威胁。CO2的有效处置对减缓全球变暖具有重大意义。由于煤介质的双重孔隙结构和对气体吸附性质,它对CO2具有很强的吸附能力。根据地质学、煤岩学、地球物理、物理化学和遥感技术等知识,结合专家们的报告,总结煤层埋存CO2的技术路线。     

煤化工项目发展中CO2问题的探讨

CO2作为煤化工项目中的一个附产品,它的研究一直是个很重要的课题与难题,由于当前社会对环境问题日益关注,如何脱除、捕获、处理CO2问题,已成了整个煤化工项目面临的一个十分严重的问题.     

O2/CO2气氛下煤焦恒温燃烧NOx释放特性

利用恒温热重-燃烧污染物在线测量系统,研究了O2/CO2气氛下,温度与反应气氛等对煤焦燃烧过程中NO与NO2释放规律的影响。结果表明:温度升高能显著缩短NOx析出时间,提高NO释放速度,降低NO2释放总量,并通过反应动力学参数的变化对该现象进行了解释;提高氧气浓度会导致NO瞬时释放量增加,同时有利于NO向NO2的氧化反应;水蒸气的存在造成CO2与H2O发生协同气化作用,导致煤焦燃烧过程因素更加复杂,一定浓度范围的水蒸气有助于促进NO与NO2的释放;空气气氛下NO瞬时释放量明显高于富氧气氛下,但NO2释放特性差别不大。     

超临界CO2钻井技术研究

超临界二氧化碳流体兼有液体的高密度和气体的低粘度、高扩散系数的特点,采用超临界二氧化碳作为钻井液进行钻井作业能够提高钻井速度,同时有效地保护油气层。介绍了超临界二氧化碳的性质,并对其在钻井过程中的应用进行了分析,指出利用超临界二氧化碳作为钻井液的优点及不足。     

温度对半焦非催化还原CO2的影响

2021年我国CO₂排放约120亿t,碳减排压力巨大。为实现双碳目标,将CO₂转化为CO等基础化工原料是减排CO₂、实现其资源化利用的重要途径。采用自主设计的连续给料流态化立式炉装置,以榆林半焦为原料,在CO₂气氛下考察了温度(900～1 100℃)对半焦非催化还原CO₂的影响,并对底渣和飞灰(灰渣)的理化特性进行了表征。结果显示：随着温度的升高,CO₂还原率、CO₂转化率、CO体积分数、碳转化率以及煤气热值均增大,而CO₂体积分数大幅下降,CO₂被有效转化为CO,但是在温度超过1 050℃后,增长趋势变缓。温度为1 050℃时气体组分中CO占64%左右,CO₂占30%左右,CO₂还原率为50.37%,CO₂转化率为0.72 m³/kg。随温度上升,榆林半焦颗粒表面由光滑致密向多孔、海绵状、粗糙过渡,底渣...     

水蒸气/CO2/O2与无烟煤共气化过程研究

为综合利用固体氧化物燃料电池（SOFCs）产生的高温水蒸气及CO2尾气,采用流化床气化装置对水蒸气、O2、CO2气化晋城无烟煤过程进行了研究。结果表明：当气化温度为900 ℃时,增加水蒸气/CO2摩尔比,促进了煤的水蒸气气化反应和水汽变换反应的发生,使气化制得的合成气中H2含量增加,CO含量先增加然后基本保持不变;随着气化剂中O2流量的增加,合成气中CO体积分数先增加后减小,当气化剂中水蒸气、CO2与O2的摩尔比为14∶56∶30时,合成气中有效成分（CO+H2）体积分数达到最大（44.9%）;此外,优化得出赤泥的最佳添加量为8%,其含有的氧化铁等催化成分可以显著提高合成气中有效成分。