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煤基CO2捕集、利用与封存(CCUS)
发布时间:2021-05-24        文章来源:       浏览:

煤基CO2捕集、利用与封存(CCUS)方向主要研究包括CO2捕集、CO2地质封存与地质利用、CO2转化利用。形成了以全流程火力电厂烟气CO2捕集、利用与封存技术为代表的系列研究成果,居国内领先水平。拥有研究人员40余人,其中教授20人;承担该领域国家重大科技专项、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等在内的科研项目80余项,发表学术论文200余篇,出版专著10余部,授权国家发明专利50余项、国际发明专利1项,获得国家、省部级科技奖励10余项。

1CO2捕集方向

针对不同的CO2排放源,开展了燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集相结合的规模化低成本CO2捕集关键技术研发。

① 燃烧前捕集方面,发挥中国矿业大学煤化工领域研发优势,以煤热解、煤气化技术为主要攻关方向,重点突破了煤制特种烃燃料(航空煤油、石脑油)、煤制氢工艺技术与装备,实现液化油50%的成品率;研发了“长通道、大断面、两阶段”气化和地下导控气化等新工艺,居国际领先水平,并在江苏徐州、重庆中梁山、甘肃华亭等地开展了煤气化联合循环发电(IGCC)工业试验,取得良好应用效果。

② 富氧燃烧方面,以降低碳捕集成本低和能耗为目标,将富氧燃烧技术与生物质利用相结合,发展了CO2煤化学链燃烧技术和生物质化学链气化技术,实现燃烧过程中高纯度CO2的直接分离,碳转化率达90%以上,富氢合成气转化率达85%以上。

③ 燃烧后捕集方面,为适用各类改造、新建厂区的CO2捕集,同步发展了CO2醇胺溶液吸收技术、负载型离子固体吸附剂、高温燃煤烟气CO2循环脱除技术和低能耗CO2捕集技术体系。所研发的负载型离子固体吸附剂具有高温环境下CO2分离活性、高吸附容量、易再生、脱附效果显著等特点;低能耗CO2捕集技术体系创新和研发了新型复合胺吸收体系、适用于CO2-EOR采出气及油田伴生气CO2回收的配方吸收剂、热能综合利用技术、捕集系统稳定控制技术、“前处理手段+过程控制+后处理方法的一体化捕集系统污染物排放和逃逸控制思路、基于高传质效率填料的大型CO2捕集反应塔和模块化CO2捕集设计技术等。

2CO2输送方向

针对CO2的相态特性,开展气相、液相、密相及超临界输送方式研究,以及CO2管道输送工艺分析与工艺参数设计,建立了基于密度变化的超临界CO2水力计算模型、CO2驱井口多相节流特性算法与防冻堵临界气液比预测模型,解决了CO2管道的工艺设计难题,研发了形成了包括CO2驱腐蚀控制单项技术、产出气CO2回收系列技术(适用于低浓度产出气CO2回收的溶剂吸收法,中浓度产出气CO2回收的变压吸收法,以及高浓度产出气CO2回收的深冷分离法)在内的高效CO2管道输送技术和CO2驱产出液安全集输技术,实现了产出气CO2高效回收。

3CO2利用方向

以“碳移除”和高附加值产品产出为目标,探索形成了CO2人工光合技术和CO2电催化转化技术,实现CO2催化转化高附加值化学品(甲烷、醇类、烷烃类、烯烃类、醛类、羧酸或羧酸盐类等)。该技术已达到中试水平,吸引安徽、河北等多地政府和企业前来调研、洽谈引进该技术。

4CO2地质封存与地质利用方向

作为重要的“碳移除技术”,以深部煤层、油气藏、深部卤水层和浅海为CO2封存主要地质宿体,将CO2地质封存有效性和经济性理论相融合,创新和发展了CO2高效地质封存机理与关键技术。

① 为服务江苏省绿色低碳可持续发展和碳中和重大战略,开展了江苏省固定CO2排放源与CO2地质封存储量评估工作,建立了江苏CO2-汇数据库,提出了江苏省CO2地质封存运输管道优化方案,填补了江苏省CO2地质封存领域的研究空白,为江苏省制定CO2捕集与封存技术路线、调整产业结构布局提供了科学依据。

② 创新和发展了煤层CO2地质存储与煤层气强化开发(CO2-ECBM)、CO2强化采油技术(CO2-EOR)关键理论与技术,包括CO2-ECBM有效性关键理论、CO2-ECBM有效性评价方法体系,煤层预压裂CO2注入技术和CO2间歇式注入技术,以及致密油藏CO2-EOR关键技术,成功应用于山西省沁水盆地南部柿庄南区块新一期CO2-ECBM示范工程和延长油田CO2-EOR示范工程。

 

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