浸渍法制备的固态胺CO2吸附剂吸附性能

控制和减缓化石燃料电厂的CO₂排放对于缓解大气中CO₂浓度的持续上升具有重要意义。作为一种燃烧后CO₂ 捕集技术,固体CO₂吸附剂具有低能耗、弱腐蚀性、易再生等优点,在CO₂减排领域有着广泛的应用前景。介绍浸渍法制备的固态有机胺吸附剂对CO₂的吸附性能,着重介绍载体性质、有机胺负载量、温度和烟气含水量等因素对固态胺吸附剂吸附性能的影响,并对其机理进行了分析。此外,对比了不同固态胺吸附剂在75 ℃下对CO₂的吸附能力。分析认为,相对于其他类型的CO₂固体吸附剂,固态胺吸附剂较适用于从高温湿烟气中捕集CO₂。     

掺杂高铝水泥钙基吸附剂碳酸化反应动力学特性研究

钙基碳捕集技术是一种非常有前景的燃烧后碳减排技术。通过水合法制备了掺杂5%高铝水泥的新型低成本合成钙基吸附剂,在热天平装置上开展合成吸附剂在不同工况下(碳酸化温度(600～750℃),CO₂浓度(10%～40%CO₂))的碳捕集动力学测试研究,探索合成吸附剂多碳酸–煅烧循环后的吸附特性。吸附动力学实验结果表明合成钙基吸附剂的吸附效率随着碳酸化温度的逐渐升高呈现增大的趋势,而CO₂浓度对吸附剂的吸附性能影响不是很大,吸附剂快速反应阶段和扩散控制阶段的活化能分别为37.9kJ/mol和119.7kJ/mol。多循环实验结果表明合成吸附剂经过30次碳酸–煅烧实验后,吸附剂在750℃时吸附效率达到最大,稳定在23%,合成吸附剂第1次和30次碳酸–煅烧循环后的碳酸化动力学反应阶段活化能几乎相同。在实验的基础上,建立了颗粒吸附模型来并进一步成功解释了实验过程中钙基吸附剂烧结现象,结果表明吸附剂颗粒表面存在的烧结层导致CO₂扩散到颗粒内可反应的CaO表面的时间延长,引起合成吸附剂多次循环实验后反应曲线开始出现延迟...     

CO2/H2O吸附分离特性研究

CO₂捕集是实现碳中和的重要技术路径。该文实验研究了298、348K的单组分CO₂和298、313K的CO₂/H₂O双组分气体,在活性炭、活性氧化铝、3A、13X中的等温吸附和动态吸附特性。基于Langmuir、LRC、Toth、DA、Freundlich吸附模型,对单组分CO₂吸附预测与实验结果进行了对比分析。研究了CO₂/H₂O吸附过程进气水蒸气含量、流量、温度对4种吸附剂的穿透曲线和吸附量的影响规律。结果表明,单组分CO₂吸附量：13X>活性炭>活性氧化铝>3A,CO₂/H₂O穿透时间随流量增大和温度升高而缩短;沸石类穿透时间随水蒸气含量增多而缩短,其他吸附剂表现相反;水蒸气含量增加会抑制CO₂吸附;3A具有较好的CO₂/H₂O吸附选择性。     

粉煤灰制备吸附剂捕集CO2的研究

利用粉煤灰为原料,制备2大类可用于烟气中CO₂捕集的吸附剂。一类是沸石分子筛类吸附剂,利用水热合成法得到A型、X型等沸石分子筛吸附剂。一类是利用粉煤灰制备出适合的多孔载体,使用浸渍法得到固态胺类吸附剂。沸石分子筛对于CO₂主要是物理吸附,吸附容量169~223 mg/g,固态胺吸附剂是利用胺基与CO₂结合介于物理与化学吸附之间,吸附容量108~189 mg/g。实现将粉煤灰以废治废,即可以缓解粉煤灰对环境的影响,也能够实现碳减排,对社会和经济协调发展有利。     

微富氧燃烧技术下氨法脱碳试验研究

针对微富氧燃烧下烟气组分（CO₂体积分数约30%~40% ）,利用填料塔进行了氨法脱碳试验研究,考察了烟气CO₂浓度、氨水浓度、吸收液pH值、氨水流量、烟气温度、烟气流量等因素对CO₂脱除率的影响。试验结果表明：① 随氨水浓度、吸收液pH值、氨水流量增加以及填料增多,CO₂脱除率升高,但在pH值=10.5时出现一定波动;② 烟气温度为50 ℃时,CO₂脱除率最高;③ 当氨水中NH₃质量分数大于4%时,烟气中CO₂脱除率达90%以上,微富氧燃烧条件下,单位质量氨（1 kg NH₃）对烟气中CO₂吸收质量为0.32 kg,脱碳效率是常规燃烧条件下的2倍多,因此采用微富氧燃烧有利于缩小吸收塔和再生塔的体积、降低能耗。     

二氧化碳捕集的理论极限能耗分析

随着“双碳”目标的提出，CO₂捕集、封存与利用技术发展迅速，但与之相关的能耗理论研究相对匮乏。该文对煤电机组烟气CO₂分离的理论能耗进行定量分析，以混合物的一阶截断virial方程为基础，通过分析CO₂分离前后混合物系物性的变化，得到CO₂捕集理论极限能耗的测算方法，并对碳捕集和节能减排技术进行对比研究，得到单位发电量碳捕集的极限能耗((火用))为151.95kJ/(kW·h)。实现煤电烟气CO₂全部分离最少会使得厂用电率增加4.22个百分点。结果可为企业制定减碳技术规划和技术路线遴选提供一定参考。     

富氧燃烧模拟烟气石灰石-石膏湿法脱硫试验研究

为了研究富氧燃烧情况下烟气石灰石-石膏湿法脱硫系统的效率,在自行搭建的富氧燃烧烟气石灰石-石膏湿法脱硫实验台上进行脱硫试验,通过控制脱硫系统中的CO₂浓度（体积分数14%、60%、70%、80%和90%）,研究富氧燃烧气氛下不同烟气流速、液气比、入口SO₂浓度以及浆液pH值对SO₂脱除特性的影响。发现随着烟气流速和入口SO₂浓度的增加,液气比和浆液pH值的减小,脱硫效率逐渐减小,系统中CO₂浓度越大,脱硫效率越小;对不同CO₂浓度气氛和浆液pH下的石膏晶体进行粒度分析和SEM电镜扫描,发现浆液pH值和CO₂对石膏的结晶并不会产生明显的影响。     

炉排固相和炉膛气相燃烧耦合的MSWI过程模拟

以额定量为800t/d的机械炉排炉型城市固废焚烧过程(municipal solid waste incineration,MSWI)为研究对象,采用炉排固相和炉膛气相燃烧耦合的方法进行数值仿真,在MSWI热值为8350kJ/kg、总风量为75000m³/h、一次风风温为500K、二次风温度300K等某工厂特定的工艺参数条件下,以炉排速度8m/h,一、二次风配比0.91:0.9为基准工况,研究二者对烟气温度、O₂和CO₂质量分数等关键参数的影响。结果表明：1)当炉排速度从6m/h逐渐增至12m/h时,因挥发分析出速率和焦炭燃烧速率的逐渐降低,使得耗氧量减少,导致炉排固相燃烧后烟气的温度峰值逐渐降低,O₂和CO₂质量分数平均值分别逐渐增加和降低;进而导致焚烧炉第3烟道出口处的烟气温度、O₂和CO₂质量分数分别以1.2%～2.5%、1.0%～3.9%和7.8%～9.8%的相对误差波动;2)当一次风占比由0.84逐渐增至0.96时,一次风流...     

富氧燃烧气氛石灰石溶解特性研究

在实验室小型试验台上研究富氧燃烧气氛下湿法脱硫用石灰石溶解特性,研究结果表明：较高的CO₂浓度对石灰石的溶解有促进作用,CO₂体积分数在80%时,石灰石的溶解速率明显增大;在相同的pH值情况下,CO₂浓度越高,石灰石的溶解速率越快。在pH=4.5时,低浓度CO₂气氛比高浓度CO₂气氛下溶解时间增加70 min,CO₂浓度对溶解速率的影响比较明显。     

密胺海绵大孔复合吸附剂的制备及储热特性

针对宏观孔隙对无机水合盐水吸附过程中的吸附动力学影响探究较少的问题，以大孔密胺海绵为基底，担载氯化钙形成CaCl₂密胺海绵热化学吸附储热复合吸附剂，探究了环境温度、相对湿度、浸渍浓度对复合吸附剂吸附效果的影响，结果表明：在相同吸附湿度、浸渍CaCl₂溶液浓度条件下，最佳吸附温度为20℃;在相同吸附温度、浸渍CaCl₂溶液浓度条件下，最佳吸附相对湿度为90%;在相同吸附温度、湿度条件下，当浸渍CaCl₂溶液质量分数为10%时，复合吸附剂取得最佳吸附效果。     

中国能源碳排放因素分解与情景预测

我国能源活动碳排放占总碳排放85%以上,研究能源活动碳排放的变化规律对于实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。首先,采用对数平均迪氏分解法(logarithmic mean Divisia index,LMDI)对1995—2017年我国能源消费碳排放变化的影响因素进行分解,从经济规模、产业结构、能源强度、能源结构、能源价格、人均可支配收入、人口规模这7个方面,模型给出了相关因素对一、二、三产业和居民部门碳排放变化的贡献。结果表明,对于3个产业部门,经济增长是碳排放增长的首要驱动力,而技术进步带来的能源强度下降、产业结构优化和能源消费结构改善呈现负效应,且产业结构优化和能源结构清洁化的作用越来越显著。对于居民部门,人均可支配收入是居民部门碳排放增长的推动力,而能源价格呈现明显的负效应。其次,设计了3种情景,运用可拓展的随机性的环境影响评估模型(stochastic impacts by regression population,affluence and technology,STIRPAT)对2030年我国能源碳排放进行预测,在以实现碳达峰为目标的低碳情景中,我国能源碳排放有望于2025—2029年实现达峰,峰值水平为101亿~110亿t。最后,为实现碳达峰碳中和目标,建议以构建中国能源互联网为基础平台,实施“清洁替代”和“电能替代”,推进能源转型。     

CO2催化氢化催化剂及其反应机理综述

研究二氧化碳资源化利用技术将对电厂CO₂减排工作具有重要意义。综述了基于催化氢化思想的CO₂转化催化剂及其反应机理,其主要涉及铜、镍、锌等过渡金属和钌、铱、钯等贵金属。现有催化氢化CO₂转化技术研究主要集中于研究与开发高活性催化剂,分析与推测反应机理,提高产物产率及选择性,优化反应体系结构与条件等方面。高活性催化剂如双金属合金,过渡金属催化体系将是未来CO₂催化氢化领域主要的研究方向之一。各催化剂催化氢化CO₂反应机理较为复杂,值得深入研究。随着经济、环保、节能等新型CO₂催化氢化技术的开发及研究的深入,电厂CO₂减排及资源化工业应用也将成为可能。     

蒙古国SNG项目全流程CCUS预可行性研究

蒙古国Baganuur煤矿附近拟建设煤制天然气项目(synthetic natural gas,SNG),为了促进煤转化项目的低碳可持续发展,拟开展SNG项目全流程碳捕集,利用和封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)的预可行性研究.针对蒙古国的SNG项目特点和地质...     

光催化还原二氧化碳影响因素分析

光催化还原CO₂既是光能利用的一种有效途径,又可将煤炭、石油和天然气等化石燃料排放的CO₂作为碳源,变废为宝,极具经济价值。结合国内外光催化还原二氧化碳研究成果,从光催化还原二氧化碳机理出发,分别探讨了光源、光反应器、添加剂、光照时间、光催化剂等因素对光催化还原二氧化碳的影响;认为高效光催化剂的开发,优良光催化反应器的研制以及更深的机理探索,对该领域的研究至关重要。     

Progress in color center lasers

We report here on two areas of color center laser (CCL) development. The first involves an optimization of the commercial room temperature (RT) operable CCL, “MALSAN”, in which the active medium provides high generation efficiencies up to 40% for LiF:F₂ ^- (1.08-1.27 μm) and 25% for LiF:(F₂⇒F₂⁺) (0.82-1.1 μm), and line widths less than 0.3 cm^-1. The second area is a demonstration of two unique CCL optical configurations. One entails lasing across the entire emission region of the active medium (1.1-1.24 μm for the F₂^- CC and 0.85-1.09 μm for the F ₂⁺ CC with efficiencies of 15% and 10%, respectively), with simultaneous frequency doubling in the blue-red spectral region (0.43-0.62 μm). The other involves multifrequency lasing, using a special mask or image controller placed in the pump beam     

CF4/CO2混合气体工频击穿特性的试验研究

SF₆是目前电气设备中广泛使用的气体绝缘介质,但其产生的温室效应对环境影响极大,因此,研究能替代SF₆的环保型气体绝缘介质具有重要的意义。CF₄是一种具有低温室效应指数（global warming potential, GWP）和低液化温度的强电负性气体。通过工频击穿试验,研究了CF₄/CO₂混合气体的工频击穿特性,并对其协同效应和GWP值进行分析。结果表明：CF₄混合比为50%的CF₄/CO₂混合气体的绝缘强度能达到纯CF₄的90%左右,同时GWP值低,具有用于气体绝缘的潜力;CF₄/CO₂混合气体的协同效应值在0.12~0.38,表现出明显的协同效应。     

Catalysis-assisted plasma technology for carbon tetrachloridedestruction

Single-stage, catalysis-assisted plasma technology is a new concept developed to decompose carbon tetrachloride (CCl₄), one of the greenhouse gases, and to reduce the reaction by-products at the same time. A laboratory-scale plasma reactor used a packed-bed reactor with 1-mm spherical BaTiO₃ pellets. The configuration employed a unique one-stage catalysis/plasma process in which the BaTiO ₃ pellets were coated or impregnated by active catalysts such as Co, Cu, Cr, Ni, and V. The power supply used for these experiments was either a 50-Hz neon transformer or an 18-kHz inverter neon transformer. Enhancement of the CCl₄ destruction and the conversion of by-product CO to CO₂ were demonstrated using Ni catalyst in the one-stage plasma reactor     

Effects of Temperature, Voltage Properties, and Initial Gas Composition on the Plasma Reforming of Aliphatic Hydrocarbons With $hbox{CO}_{{bf 2}}$

CO₂ reforming of methane, propane, and neopentane was investigated with a ferroelectric packed-bed and silent discharge plasma reactors in N₂ at temperature from 303 to 433 K. The conversions of the substrate hydrocarbons and CO₂, and the yields of H₂ and CO were expressed as functions of reactor energy density irrespective of voltage waveform. The positive temperature effect on the hydrocarbon conversions and the product yields can be ascribed to the promotion of secondary decomposition of the hydrocarbons induced by radicals formed in situ because reactor power consumption was not affected by reaction temperature at the same frequencies and peak-to-peak voltages. At 303 K, the reactivity of the hydrocarbon decreased in the following order: neopentane > propane > methane. At 433 K, propane and neopentane showed the same reactivities. The molar ratio of H₂ to CO was affected by hydrocarbon structure and the initial concentration ratio of CO₂ to the carbon atom in hydrocarbon, but not by reaction temperature. Better carbon balances were obtained for all the hydrocarbons at 433 K than at 303 K, suggesting higher reaction efficiencies at 433 K. Carbon balance was also affected by initial gas composition, and the carbon atoms in reacted neopentane were quantitatively recovered as CO, CO₂ and lighter hydrocarbons at 10 of [CO₂]/[neopentane].     

供氢体应用于碳捕集与资源化领域的前景分析

二氧化碳（CO₂）的大量排放已显著加剧温室效应和生态环境恶化。催化转移氢化法在CO₂资源化利用领域研究广泛且技术成熟。从以气态氢为主要还原剂催化氢化CO₂工艺的研究现状、供氢体还原特性及其目前应用进展等角度展开综述,并就上述研究中存在的优势和不足提出见解,建议未来供氢体应用于碳捕集与资源化领域可能的研究方向,旨在为推动CO₂资源化利用研究的长足发展提供借鉴。