CO2地质封存技术进展与废弃矿井采空区封存CO2

CO2的封存场所包括海洋和地下,其中地质封存研究较多。详细介绍了目前CO2地质封存的主要手段包括深部咸水层封存、油气田封存（废弃油气田封存和CO2驱油）以及废弃煤层封存（CO2驱气）,并论述了这些封存技术的研究进展。最后研究了中国的煤矿废弃矿井采空区封存CO2的实际情况及优势,最后提出了相关的建议。     

scCO2强化页岩气开采与地下封存一体化展望

利用超临界CO_2开发页岩气是当前国际研究的前沿,开展该领域的研究对页岩气增产、CO_2减排、节约水资源具有重要的现实意义。sc CO_2-ESGR技术可以显著提升页岩气的单井产量和采收率,同时可对CO_2实施就地埋存,减少碳的排放。在介绍超临界CO_2特性的基础上,着重论述了sc CO_2-ESGR工艺的核心技术,剖析了sc CO_2强化开采页岩气的技术优越性,并指出了其目前尚需解决的科学问题及存在的弊端和不足,最后提出了从室内理论研究和现场应用效果评价两方面出发,双管齐下,全面实现页岩气的高效开发和规模化生产。     

吸附储层中CO2封存与强化采气研究展望

介绍了吸附储层中CO₂封存与强化采气的研究进展。分析了煤层气/页岩气等吸附储层的典型特点,论述了CO₂、CH₄及其与煤岩/页岩体间的相互作用特征,探讨了吸附储层中封存CO₂的前景与优势、CO₂封存与强化CH₄解吸动力学过程的模拟思路、CO₂地下封存的评价方法,展望了未来的研究发展方向。     

燃煤电厂CO2捕集与咸水层封存全过程经济性模型

碳捕集与封存技术（即CCS技术）通过对CO₂进行捕集、压缩、运输与封存,可实现CO₂大规模减排,近年来受到广泛关注。CCS技术的经济成本是其商业化的关键因素,但目前多数研究都集中在捕集过程,CCS全过程的经济成本分析鲜见报道。针对CO₂捕集与咸水层封存系统,给出了捕集封存全过程投资运行总成本和捕集封存整体系统CO₂减排成本的计算公式,建立了CO₂捕集、压缩、管道运输与咸水层封存全过程的成本估算模型,并对典型的600 MW超临界燃煤电厂捕集封存CO₂的投资运行成本和减排成本进行了案例研究。     

碳捕获、封存与利用技术及煤层封存CO2研究进展

针对温室气体造成的危害逐年增加的情况,提出了碳捕获、封存与利用技术(CCUS),介绍了CCUS技术的主要技术环节,包括捕获、封存、利用,以及目前对该技术开展的研究及应用手段,为未来CCUS技术的发展提供参考。系统性地对煤层封存CO_2作了介绍。     

神华咸水层CO2封存监测安全评价体系的研究

神华CO₂咸水层封存项目是中国第一个全流程CCS项目,封存的安全性是评价该项目成功与否的重要标志。为了说明封存项目的安全性,该项目采用了包括Vertical Seismic Profile（VSP）地震监测等各种监测手段。但是目前得到的各种监测数据散乱、没有条理性,缺乏系统科学的归纳与解释。本文基于神华CO₂咸水层封存项目采用的监测手段,开发了CO₂地质封存过程中的多指标安全评价等级体系。采用该体系对某时间典型监测数据进行评估的结果表明,该封存项目属于非常安全的状态,没有CO₂泄漏风险。     

地质CO2封存技术发展现状与比较

在全球变暖的形势下,CO2的减排成为热议话题.为应对气候变化,我国提出"二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和"等庄严的目标承诺.而CO2的捕集利用与封存(CCUS)是实现碳中和与碳达峰的重要手段.就地质CO2封存技术的发展现状做出简要介绍,包括油气藏封存CO2技术,煤层封存CO2技术,...     

封存CO_2在泄漏通道中迁移及相变过程的模拟分析

预测相变位置对封存CO2泄漏过程的监控和风险评估具有重要意义。针对泄漏通道中CO2的非等温流动相变过程,提出了Span-Wagner状态方程与等效比热法的耦合计算方法描述CO2泄漏过程中相变过程,研究了焦耳-汤姆逊效应、黏性耗散效应以及地层传热效应对CO2泄漏相变过程的影响,阐明CO2泄漏过程中相变过程的影响因素及其作用。研究表明:虽然焦耳-汤姆逊效应和黏性耗散对泄漏通道温度的作用相反,但两者均使泄漏CO2液气相变位置向深层移动;增强泄漏通道与地层之间换热将使泄漏通道温度降低,焦耳-汤姆逊效应和地层换热的共同作用将进一步降低泄漏通道的温度,导致泄漏CO2液气相变位置向浅层移动,泄漏通道出口处CO2的泄漏流率增大。     

CO2矿物封存技术研究进展

CO₂捕集与封存技术是目前实现碳减排最有效的方法。其中,CO₂矿物封存（又称CO₂矿化）是利用CO₂与含钙镁硅酸盐矿物进行反应使CO₂以稳定的碳酸盐形式永久储存起来。本文首先介绍了CO₂矿化的基本原理和技术路线,其中间接矿化反应条件较温和、矿化效率更高、得到的产物也更纯,因此对于CO₂间接矿化的研究也更广泛。本文综述并对比了天然矿物及工业固废矿化CO₂的研究进展,指出工业固废更有利于CO₂矿化过程。工业固废矿化CO₂过程矿化CO₂的同时处理了工业固废,实现以废治废,因此它在经济上也是具有一定优势。在此基础上,本文以高炉渣为代表,介绍了其矿化CO₂的详细研究进展,指出采用可循环的助剂、回收高炉渣中有价元素可提升矿化过程经济性。对于CO₂矿化过程的放大试验、生命周期的评估及低能耗的新工艺开发将是CO₂矿物封存实现工业化的关键。     

封存CO2的泄漏过程预测与泄漏速率的影响因素特性

地下封存CO₂泄漏的评估方法和风险控制是碳捕集和封存（CCS）技术亟待解决的核心问题。为了揭示封存CO₂泄漏过程的影响因素及其特性,本文建立两相流驱替过程数学模型描述封存CO₂的泄漏过程,采用COMSOL Multiphysics 3.5a软件进行数值模拟。通过对基准问题及其解的拓展,分别对注入井与泄漏通道之间距离、泄漏通道半径、泄漏通道渗透率、CO₂注入速率和CO2注入深度等因素对封存CO2泄漏过程的影响特性进行研究,通过过程模拟和数据分析得到了影响因素的定量函数关系。研究表明：封存CO₂的渐近泄漏速率与注入井与泄漏通道之间距离倒数呈对数线性关系,与泄漏通道半径呈抛物线型关系,与注入速率呈线性关系;泄漏通道的绝对渗透率是CO₂泄漏速率控制的关键因素,而CO₂注入深度的增加并不能有效地降低CO₂泄漏速率。本文的计算模型和数值模拟结果不仅揭示了地下封存CO₂泄漏过程的影响因素与泄漏速率之间的定量关联规律,还可为地下封存CO₂的封存地点选择、泄漏速率估计和泄漏风险评估提供工程分析方法和计算工具。     

超临界CO2萃取植物挥发油的传质模型

运用数学模型对超临界CO₂萃取天然产物的传质过程进行模拟,对于预测工业化规模的萃取条件具有重要的指导意义。阐述了超临界CO₂萃取植物精油过程中传质模型的机理、分类及特点,着重比较了几种重要的微分质量平衡传质模型：两相模型、紧缩核浸取模型、完整和破碎细胞模型以及多组分逻辑模型,并对不同模型的应用范围进行了讨论。     

清洁煤技术与CO_2地质封存

中国能源资源特点决定现在以煤为主的消费结构,但煤炭在消费过程中存在高污染和低效率的问题,因此为提高资源利用率,煤炭行业面临结构调整。煤炭行业的清洁化、高效化、低碳化将是产业发展方向,煤炭高效洁净转化将取代传统的转化技术,如何解决煤炭利用过程中产生的CO2是清洁煤技术面临的新问题。通过研究清洁煤技术与CO2地质封存技术,特别是深部盐水层封存技术,为煤炭利用中产生的CO2排放提供了一种大规模、安全、稳定的存储方式,从而解决目前中国能源结构造成的CO2排放问题。     

基于微吸收器的CO2吸收过程研究进展

微化工技术在流体流动、过程强化、传质与反应过程等领域备受关注,本文归纳整理了3种不同类型的微吸收器（微降膜吸收器、微通道吸收器和微网格吸收器）捕集CO₂过程中的水力学性质和传质过程及其机理研究进展,并对3种微吸收器吸收CO₂过程中存在的问题进行分析总结,同时对微吸收器能快速工业化提出展望。其中重点介绍了微通道泰勒流吸收器的水力学流动特性,包括泰勒流气泡的生成机制、气泡和液弹的长度、气泡的输运和运动速度、气泡截面形状及液膜厚度和气液两相流压降;归纳了微通道泰勒流吸收过程的传质过程机理和传质系数的模型以及不同影响因素（通道截面尺寸,通道长度,主通道结构及入口形状,气、液相组成及其流速,吸收剂和系统压力）作用下CO₂吸收效率和传质系数的研究进展。     

用氮肥厂CO_2生产食品级CO_2的工艺设计改进

介绍液体ＣＯ２工艺设计的关键问题、生产工艺流程与主要设备,以及生产运行效益     

微通道内CO2吸收与传质及资源化利用的研究进展

由于在流体流动、传质、传热及反应等方面良好的调控能力,微化工技术成为化工学科重要的发展领域。综述了近年来以CO₂应用为背景的微化工系统中的多相流与传质的研究进展。从流体流动和传质机理出发,分别介绍了物理吸收和化学吸收过程的传质规律。总结了二氧化碳资源化利用的应用进展。展望了微化工技术在二氧化碳吸收与传质方面的发展前景。     

燃煤烟气中SO2对氨法脱碳的影响

利用湿壁塔实验台对燃煤烟气中SO₂对氨水溶液［1%～7%(质量）］吸收CO₂的影响进行了实验研究,具体分析了不同反应温度（20～80℃）和CO₂体积分数（5%～20%）条件下,CO₂传质通量及传质系数随SO₂浓度和SO₂负载量的变化规律。结果表明, SO₂浓度由0增至11428 mg·m^-3,CO₂传质通量及传质系数均有一半左右降幅,而SO₂负载量［0.1～0.4 mol SO₂·（mol NH₃）^-1］的增加,同样导致CO₂传质通量及传质系数明显减小。氨水浓度及反应温度增加可有效提高CO₂传质通量和传质系数,相对降低SO₂对CO₂传质的影响。CO₂浓度的增加可明显提高其传质通量,但是CO₂的传质系数有所降低。     

Gas leakage recognition for CO2 geological sequestration based on the time series neural network

The leakage of stored and transported CO₂ is a risk for geological sequestration technology. One of the most challenging problems is to recognize and determine CO₂ leakage signal in the complex atmosphere background. In this work, a time series model was proposed to forecast the atmospheric CO₂ variation and the approximation error of the model was utilized to recognize the leakage. First, the fitting neural network trained with recently past CO₂ data was applied to predict the daily atmospheric CO₂. Further, the recurrent nonlinear autoregressive with exogenous input (NARX) model was adopted to get more accurate prediction. Compared with fitting neural network, the approximation errors of NARX have a clearer baseline, and the abnormal leakage signal can be seized more easily even in small release cases. Hence, the fitting approximation of time series prediction model is a potential excellent method to capture atmospheric abnormal signal for CO₂ storage and transportation technologies.