水泥工业CO_2基准排放强度影响因素研究

基于GB16780—2012《水泥单位产品能源消耗限额》标准和CNCA/CTS 0017—2014《通用硅酸盐水泥低碳产品评价方法及要求》,预测了水泥熟料生产企业碳排放强度的限定值、准入值和先进值,研究了影响水泥工业基准碳排放强度及企业实际CO_2排放强度测算准确性的因素,该项工作对确定水泥工业基准碳排放强度及水泥单位产品碳排放限额具有一定的支撑作用。     

二氧化碳置换法开采天然气水合物的研究现状

天然气水合物在开采过程中形态会发生变化,从固态变为液态和气态,即发生相变。因此,水合物的开采原理主要是围绕改变水合物稳定存在的条件(温度和压力为主要因素),促使水合物分解,从而产生天然气。目前,天然气水合物开采技术主要有注热法、降压法、化学试剂法和二氧化碳置换法。其中,二氧化碳置换法开采天然气水合物具有十分重要的现实意义。这种方法可以弥补传统开采方法的不足,并有望成为未来工业化天然气水合物开采的主要技术之一。     

二氧化碳置换法开发天然气水合物的实验研究

考察了温度在270.15～278.15 K,压力在2.3～4.0 MPa条件下应用CO2置换天然气水合物中CH4的置换过程.结果表明,温度和压力是置换反应速度和效率的重要影响因素.温度和压力越高,越有利于反应的进行.而压力的影响没有温度的影响明显.同时,置换过程中进入水合物相的二氧化碳的摩尔量与气相中CH4增加的摩尔量的比率超过了1:1,这可能是由于纯水水合物的甲烷含气量并未达到理论含气量,置换的同时有部分二氧化碳分子进入水合物的空孔穴和游离水中,形成二氧化碳水合物和水溶液.     

二氧化碳置换开采天然气水合物研究

天然气水合物(NGH)是存储于深海沉积物和冻土区域的新型洁净能源,注入CO2到NGH储藏置换开采天然气是经济和环保的新型NGH开采方法。CO2置换NGH研究从热力学和动力学证实都是可行的,置换反应自发进行,受扩散控制、NGH储藏环境、气体组分、注入CO2相态等因素影响。从实验和理论上分析置换原因、置换微观过程和置换的相态变化,阐述影响置换速率和置换效率的因素,提出置换安全性设计,为我国温室气体捕集、存储和NGH开采提供基础数据和理论支持。     

天然气水合物开采平台能量系统优化

随着世界各国对能源需求量的不断增加,急需新型能源来补充常规化石燃料的供给,天然气水合物因其分布广泛、能量密度高等特点或将成为未来主要替代能源之一。CO₂置换开采相对于其他方法可以将温室气体CO₂封存于海底,环境效益更加明显;其次天然气水合物海上开采平台通常兼具生产和生活为一体,采用经济合理的能量设备运行方案可以有效降低平台运行成本,提高经济效益。如今随着海上风电的不断开发,将海上风力发电引入海上平台的能量系统引起了越来越多的关注。本文以天然气水合物开采平台耦合甲烷重整装置的能量系统为例,以最低年总成本为目标函数建立新的能量系统优化模型,分别模拟无风能接入和有风能接入的分布式能量系统,采用MATLAB建模,利用商业求解器GUROBI进行求解,得到最佳设备运行方案,并对有风能接入的能量系统运行方案进行详细的分析。结果显示接入风能后系统的年总成本降低了21.92%,天然气消耗量降低35.41%。此外,通过灵敏度分析发现风能的最佳占比受天然气价格的影响,基于我国当前的天然气的价格,风能的最佳比例为49.56%,随着天然气价格的增加,风能的占比逐渐增大。     

埋存二氧化碳法置换天然气水合物研究进展及启示

埋存二氧化碳法置换天然气水合物在开发水合物新能源、降低二氧化碳排放方面具有独特优势,因此该方向成为二氧化碳埋存、天然气水合物开采方向的重要研究内容之一。在前人基础上,本文综述了埋存二氧化碳法置换天然气水合物在工程概念模式及实验模拟方面所取得最新进展。指出可以以南海北部陆坡、青海冻土水合物为目标,开展针对性研究,重点针对提高二氧化碳置换效率与风险评估问题等进行研究。     

热盐水开采天然气水合物的热力学评价

将多孔介质中天然气水合物在热力作用下的分解过程看作一个移动边界问题,在求解等温边界条件下水合物地层中分解区和未分解区（水合物区）温度场的基础上,推导出热力法开采水合物过程中开采热效率（用于水合物分解的热量与输入热量之比）和能量效率（开采所得甲烷气体的总热值与输入能量之比）的解析表达式.在相同水合物地层条件下,对比注入热盐水（采用NaCl溶液）和热水两种开采方法,得出热盐水中盐的浓度（简称盐度）对开采热效率等的影响.计算结果表明,采用热盐水开采热效率一般在40%～70%.在开采温度300～450 K、盐度0～15%的条件下,热力法开采水合物的能量效率在7.4%～11.3%之间.     

天然气水合物抑制技术研究分析

在天然气开采,输送及储运过程中,生成的天然气水合物常常造成管道、阀门和设备等堵塞,影响正常的运营与生产。结合天然气水合物形成的特点,着重介绍了添加热力、动力抑制剂等控制天然气水合物的工业方法,分析各自的优缺点,并展望了未来抑制技术的研究趋势。     

含CO_2天然气水合物抑制剂抑制效果对比分析

随着天然气事业的发展,国外在天然气水合物抑制剂的研究方面成熟,常采用加热和加注抑制剂的方法来防止水合物的生成。国内在气田开发实践中,主要采用国外成熟技术,但在应用中还需要进一步完善。吉林油田长岭1号气田CO2平均含量约30%,最高达90%,而且高含CO2气田数量少、起步晚,因此可供借鉴的资料并不丰富,需要根据高含CO2气田的特点对几种水合物抑制剂进行分析比较研究。本文主要在水合物生成条件的基础上做实验,针对甲醇和乙二醇做抑制剂,选取不同体积分率的抑制剂浓度来完成水合物生成条件的实验,完成抑制剂效果评价曲线,从而选择出效果更好、更经济实用的水合物抑制剂。     

CO_2置换开采冻土区天然气水合物中CH_4的可行性研究

作为一种非常规能源,天然气水合物,俗称"可燃冰",是一种重要的能源载体。国外在海底和永久冻土层都发现了天然气水合物藏,我国也在神狐海域和祁连山冻土区获得了含天然气水合物的岩芯。然而,天然气水合物资源的安全高效开采方式已成为天然气水合物藏开发利用的"瓶颈",也是天然气水合物开采研究的热点和难点问题。本文在全面综述国内外天然气水合物开采研究的基础上,重点关注了CO2置换开采天然气水合物的研究进展,提出了采用CO2置换开多年采冻土区天然气水合物中CH4的设想,并分析了该方法的热力学和动力学可行性;最后,指出了CO2置换开采冻土区天然气水合物尚存在的问题和今后的发展方向。     

二氧化碳置换法模拟开采天然气水合物的研究进展

目前实验室模拟开采天然气水合物(NGH)的最主要的方法为外激法,通过注热、降压等方式使水合物分解释放出甲烷(CH₄),外激法最大的问题在于水合物的分解容易造成地层结构变化,导致地质斜坡灾害。利用二氧化碳(CO₂)在水合物相中置换开采CH₄,由于置换过程发生在水合物相中,不改变水合物相结构,因此可以降低地质灾害风险。本文全面介绍了利用CO₂在水合物相从NGH中置换CH₄的研究进展,从置换可行性、动力学模型、模拟研究、实验研究等方面对当前的研究进行了综述,并为进一步发展置换法开采CH₄技术指出了方向。     

动力系统利用液化天然气冷能的节能减排分析

针对动力系统CO₂减排能耗过高的问题,将液化天然气（LNG）的冷能集成用于空气分离制氧和CO₂近零排放动力循环的CO₂捕集,提出了一种利用LNG冷能的CO₂近零排放动力系统设计方案。研究结果表明：空分装置利用LNG冷能生产高压氧气、液氮和液氩等产品,生产能耗比传统空分装置降低57.6％,CO₂近零排放动力循环的火用效率可从52%提高至55.9％。同时,建立了CO₂近零排放动力系统利用LNG冷能的节能减排效益的数学模型,并对动力系统参数进行了分析。以一个进口量为3.0×10⁶ t·a^-1的接收站为例,CO₂近零排放动力系统利用接收站的LNG冷能每年可节省用电2.78×10⁸ kW·h,减少排放CO₂约3.87×10⁵ t·a^-1,经济效益可达到2.19亿元·a^-1。     

基于能量集成的CO2减排量的确定

能源活动引起的排放占CO2排放量的绝大多数。因此,对企业的能量系统进行集成,不仅可以提高能源的利用效率,也可以减少CO2的排放。本文给出了由于节能所引起的CO2减排量的计算方法,并以某石化公司对苯二甲酸装置的能量集成项目为工程实例,计算出能量集成形成的CO2减排量。计算结果表明能量集成对CO2减排有显著的作用。     

冰-气生成天然气水合物的动力学研究

对由冰生成天然气水合物过程中的过饱和度和过冷度的作用进行了实验研究。结果表明 ,较大的过饱和度和过冷度提高了生成水合物的含气率 ,同时反应还存在一个最佳反应时间。提出冰转化为水合物的过程是一个包括气体的外扩散、产物层内扩散以及界面反应的过程     

水合物法快速脱除天然气中二氧化碳

水合物法脱除天然气中CO2是一种新的天然气脱碳分离技术,可用于初步大量脱除高含CO2天然气和沼气中的CO2.为天然气脱碳提供一种工艺简单、流程快和环保的方法.笔者用CO2(摩尔分数为33.00％)/CH4混合气模拟高含CO2的天然气,在1L的反应釜内,研究混合气水合过程随压力和气水体积比的变化,分析水合过程的温度、压力...     

Sugar cane juice concentration via CO2 gas hydrate formation

Sugar cane juice concentration via evaporation is the traditional method, though the downside in this technique is the product loss due to sucrose inversion. Gas hydrate separation is an emerging technology applied in desalination, carbon capture, and in this study, for concentrating fruit juice by trapping the water in the form of crystalline cages. A 750 cm³ hydrate reactor was used for hydrate formation experiments to concentrate the sugar cane juice, with a sampling of the concentrate to determine the final solids content. Hydrate formation experiments showed the successful concentration of a 0.12 mass fraction feed to approximately 0.56 mass fraction using four batchwise concentration stages. A comparison of the energy usage between the evaporation train as used in sugar factories and a single batch hydrate formation stage, to concentrate a 0.12 mass fraction feed to 0.30 mass fraction showed an energy reduction of approximately 20% for the hydrate method.     

水合物法分离烟气(CO2/N2)中CO2的实验研究

利用四丁基溴化铵(TBAB)作为促进剂进行了水合物法分离烟气(CO2/N2)的实验研究.结果表明较高TBAB浓度下生成的水合物较多,其中包含更多的未填充气体的纯TBAB水合物;解析气中的CO2含量受到气体消耗率及实验初始压力的影响;TBAB浓度、实验温度在实验条件范围内对解析气中的CO2含量影响并不明显.CO2摩尔分数为17.4%的CO2/N2混合气通过_二级水合物/膜分离流程可回收到CO2摩尔分数为95.0%的解析气.     

天然气中二氧化碳脱除技术

本文介绍了脱除天然气中二氧化碳的几种经济可行的工艺技术,即醇胺溶液化学吸收（MDEA）法、膜分离法、变压吸附法和低温甲醇吸收法。     

利用液化天然气冷能捕集CO2的动力系统的集成

为提高液化天然气(LNG)冷能的利用效率和CO2近零排放动力循环的发电效率、降低CO2减排的能耗,在对CO2近零排放动力循环利用LNG冷能进行火用分析的基础上,提出了一个以天然气为介质的Rankine循环与CO2近零排放动力循环进行集成的动力系统模型,可以在保持CO2预冷和液化所需冷能不变的情况下,将深冷部分的LNG冷火用转换为电能。研究结果表明,集成后动力系统中LNG冷火用的利用效率从34.9%提高到55.7%,整个动力循环的火用效率可达到57.9%。同时,对影响以天然气为介质的Rankine循环发电效率的参数进行了分析。     

Accurate correlations to estimate refinery fuel gas,natural gas,and fuel oil CO2 emission factors and its uncertainty

The quantification of Greenhouse Gas (GHG) inventories and its associated uncertainty is a relevant activity often requested by authorities. Accurate methods to calculate both inventories and the involved uncertainty are convenient for close monitoring purposes. Using Monte Carlo simulations, correlations of high accuracy between emission factors (EFs), lower heating value (LHV), and density were built for refinery fuel gas, natural gas and fuel/residual oil. In all cases, the data generated by the simulations also served the purpose of building correlations for upper and lower bounds of the EF that can be readily used to estimate the EF estimation uncertainty. The correlations were tested against actual refinery data and the results show that more accurate estimations were obtained compared with EF obtained from laboratory composition methods and from methods that estimate EF as proportional to LHV only. In the case of fuel and residual oils, the correlations developed are a function of LHV only but were improved by using a cubic polynomial. The calculation of upper and lower bounds for EF offer a convenient method to estimate EF uncertainties that are required in official GHG emissions inventory calculations. In conclusion, in addition to LHV, the use of one additional readily available fuel property, namely fuel density is sufficient to reduce uncertainty of estimation of GHG (in this case CO₂) from combustion to acceptable levels. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010