微藻碳减排与生物质利用技术研究进展

微藻是能进行光合作用的单细胞或细胞聚集体生物，能够高效地吸收CO₂并固定在微藻生物质中，有望在CO₂减排中发挥重要作用。介绍了微藻通过光合作用固定CO₂的机理，综述了影响微藻固定CO₂效率的因素以及微藻生物质的主要利用途径，分析了微藻生物技术固定CO₂实现生物质利用的经济性，为实现“碳达峰”与“碳中和”提供新的思路与方案。     

天然气基车用替代燃料的节能减排分析

CNG和GTL是目前使用较多的两种天然气基车用替代燃料,这两种替代燃料在生产过程、运输方式、车辆使用效率等方面都存在着差别。为了客观评价两种替代燃料的能源消耗和环境影响,以城市公交客车为应用对象,采用生命周期评价的方法,分析了两种进口天然气基车用替代燃料（CNG和GTL）利用路径与传统柴油相比的石油节约和排放降低效果。结果表明,在生命周期范围内,GTL路径的石油能耗降低了99.4%,PM、CO、NO_x、SO_x、THC排放分别降低了33.9%、4.8%、7.3%、79.2%、20.9%,但CO₂排放升高了23.4%;CNG路径石油能耗降低了99%,CO₂、PM、NO_x和SO_x排放分别降低了8.5%、84.7%、26%、64.5%,但CO和THC排放分别升高了52.9%和197.9%。因此,天然气的利用可以大幅度降低石油燃料的消耗和污染物的排放量,其中CNG路径的综合节能减排效果优于目前的GTL技术路径。     

生物质基喷气燃料的生产及应用进展

生物质基喷气燃料是指全部或大部分来源于生物资源的喷气燃料，符合清洁低碳、安全高效的现代能源体系的要求。以生物质基喷气燃料替代传统石油基喷气燃料有助于我国早日实现“碳达峰、碳中和”的远大目标。在阐述生物质基喷气燃料生产工艺的发展历程及生物质基喷气燃料应用现状的基础上，提出高密度的生物质基喷气燃料是未来喷气燃料的发展方向，具有多环结构的生物质是合成高密度生物质基喷气燃料组分的优质原料；同时，总结了高密度生物质基喷气燃料组分生产工艺的研究进展，展望了生物质基喷气燃料未来的发展及挑战。     

Neste公司可再生烃类原料显著减少全生命周期碳足迹

Neste公司近期完成了其100%可再生原料Neste RE^TM对环境影响的全生命周期评估(LCA)研究。与化石原料相比,Neste RE^TM的温室气体(GHG)排放量减少了85%以上,每千克Neste RE^TM碳足迹为0.45 kg CO₂。该研究也表明,在化学和聚合物工业中将初级化石原料替换为Neste RE^TM可以使化石资源消耗减少85%以上。以Neste RE^TM原料生产聚丙烯为例,全生命周期评估的不仅是Neste RE^TM原料全生命周期中的排放量,也包括生产可再生聚丙烯塑料的过程。经评估,每千克可再生聚丙烯的碳足迹为0.90 kg CO₂,展现出聚丙烯工业减少温室气体排放量的巨大潜力。通过生产可再生聚丙烯,化石资源的消耗减少了75%以上。     

碳科学公司开发CO2转化为燃料技术

碳科学公司（Carbon Sciences）是CO₂转化碳酸盐技术的开发商,该公司将气体转化为沉积碳酸钙（PCC）用于生产纸张、医药和塑料,该公司于2008年9月底宣布,现正在开发将CO₂转化为低碳烃类（C₁～C₃）的工艺,以便再进一步改质成较高碳的燃料,如汽油和喷气燃料。     

低温等离子体二氧化碳和生物质炭协同反应特性

提出了生物质炭增强CO₂低温等离子体裂解反应的新方法，将碳作为CO₂裂解反应的还原剂，利用低温等离子体反应器实现C与CO₂Boudouard反应发生，促进产物O₂含量减低和CO产率提高。石英棉和生物质炭填充在介质阻挡放电低温等离子体反应器中，通过添加保温装置改善反应区域内部温度，考察CO₂流量、施加电压和反应区域温度对CO₂转化率、能量效率及产物分布的影响。结果显示：生物质炭的填充可有效地抑制产物O₂摩尔，提高CO的产率；施加电压和反应区域温度都是影响CO₂Boudouard反应的重要因素；随着保温装置的添加和施加电压的升高，CO₂Boudouard反应更容易发生，CO₂转化率和产物CO与O₂摩尔比逐步升高；当施加电压为25 kV时，CO₂Boudouard反应对CO₂转化贡献率达到35%,CO_...     

生物喷气燃料的组成与基本性质研究

通过对不同原料来源的生物喷气燃料的烃类组成分析,分析原料对产品的影响,同时与石油基喷气燃料比较,研究生物喷气燃料组成与石油基喷气燃料的差别,进一步与石油基喷气燃料调合,分析烃类组成和理化性能,比较生物喷气燃料与石油基喷气燃料性能。数据表明,生物喷气燃料的性能完全符合ASTM D7566附录2的要求,调合后的喷气燃料完全符和GB6537对3号喷气燃料的要求。     

基于Aspen Plus的生物质化学链气化耦合CO2裂解模拟研究

生物质化学链气化耦合CO₂裂解技术能够在产生高品质合成气的同时将CO₂转化为CO,是可以同步实现CO₂增量降低和存量减少的有效手段之一。使用Aspen Plus软件,建立了生物质化学链气化耦合CO₂裂解过程的模型,研究了温度、压力和生物质与氧载体质量比(m(Biomass)/m(Oxygen carrier),简称m_B/m_O)对反应产出合成气组分、气化特性参数和系统热负荷的影响。结果表明：随着温度的升高,反应产出的合成气中CO、H₂含量呈现上升趋势,CO₂、CH₄含量下降,产气热值增大,且在高于800 ℃时趋于稳定,反应温度在1000 ℃以下时,系统产热可以满足反应需要;当反应压力由0.1 MPa提高至0.5 MPa时,H₂、CO含量下降,CO₂含量提高,合成气热值下降,系统整体放热量增大;当m_B/m_O增大时,生物质进料量逐渐增多,氧载体还原产物中Fe含量增大,FeO含量降低,合成气热值上升;当m_B/m_O在0.3~1.3区间内时,系统产热可以满足系统反应所需。耦合CO₂裂解反应器后碳转化率有较大提升,并且在m_B/m_O为0.7时提升最为显著。     

炼化企业碳平衡法计算CO2排放量

“双碳”背景下，碳排放核算是炼化企业开展碳减排、促进企业绿色低碳转型的基础。碳平衡法计算CO₂排放量是在基于质量守恒定律的碳平衡法基础上提出的一种CO₂排放量计算方法，该方法是炼化企业开展物料碳足迹研究、挖掘生产过程节能降碳潜力的有效途径之一，本文详细介绍了该方法的计算过程，可为同类炼化企业CO₂排放的定量分析提供借鉴。     

CO2分离捕集技术的现状与进展

捕集来自煤、石油、天然气及其他燃料燃烧而产生的CO₂,用于提高油田采收率的方法（EOR）,既可以缓解资源短缺问题,同时可以缓解由温室效应引起的环境问题。为此,比较了吸附法、胺吸收法、离子液吸收法、CO₂水合物分离法、膜分离法和膜基吸收法等CO₂捕集方法,认为膜基吸收法由于其可操作性强、工业放大性好、吸收液再生循环效率高等优点,将是未来CO₂捕集的主要方法。同时指出应借鉴国外发展经验,进行自主技术创新,研究CO₂分离、富集、输送过程的技术难题,进一步克服技术障碍、降低CO₂捕集成本,尽早实现CO₂分离捕集的工业化,逐步建立适合中国国情的碳捕集技术体系。     

中国东部二氧化碳气田(藏)的地化特征及成因分析

中国东部油气区发现众多无机成因CO₂气田(藏),CO₂含量一般大于60%,甲烷等烷烃气含量较低,一般小干10%.本文通过二氧化碳碳同位素组成,R/Ra值等地化参数分析,并结合相关气藏地质特征,指出除莺歌海盆地CO₂气田(藏)为变质成因外,中国东部其它CO₂气田(藏)主要为幔原火山─—岩浆成因.      

碳中和战略背景下建设碳工业体系的进展、挑战及意义

全球气候变化与碳中和背景下，CO₂封存利用已成为人类绿色发展的必然趋势与选择。以CO₂捕集、利用与封存/CO₂捕集与封存(CCUS/CCS)为核心的碳工业，正成为碳中和目标下的新兴战略产业，规模可持续发展需借鉴全球油气工业发展路径。地球系统发育3种“碳”，黑碳是未被封存或利用并长期留存在大气圈中的CO₂，灰碳是被固定或永久封存在地质体中的CO₂，蓝碳是通过生物、物理、化学等方式可转化为人类利用产品的CO₂。碳工业体系覆盖碳产生、碳捕集、碳运输、碳利用、碳封存、碳产品、碳金融等业务，是彻底消除“黑碳”的革命性领域。研发以碳减排、零碳、负碳及碳经济为内涵的碳工业技术体系，构建以CCUS/CCS为基础的低成本、高能效的碳工业体系，是世界各国实现碳中和目标和能源清洁利用的战略举措，利于推动4个“80%”的中国能源供应格局转变，即由2021年含碳化石能源消费占比80%以上、化石能源CO₂排放80%以上，转变为2060年非碳新能源占比80%以上、...     

电场局域增强介质阻挡放电对CO2氧化生物质焦油制合成气的影响

以苯为生物质气化焦油的模型分子，在全新设计的电场局域增强的介质阻挡放电(DBD)低温等离子体反应器中开展苯与CO₂反应制合成气的实验研究，考察了放电电压和CO₂初始浓度对苯与CO₂转化率的影响。结果表明，以氩气为载气的280μL/L苯和3000μL/L CO₂混合气在流速250 mL/min、放电功率60.3 W条件下，苯和CO₂的转化率最高可达40.2%和67.3%,产物H₂与CO的摩尔比达到0.132;苯能显著促进CO₂转化，而CO₂初始浓度对苯转化率影响小，且CO₂能显著降低苯降解的中间产物丙酮。结合发射光谱分析，推测了苯与CO₂制合成气的反应过程，表明苯的亲核属性可能是CO₂转化效果提高的主要因素。本研究为温和条件下CO₂氧化生物质气化焦油制合成气奠定了基础。     

生物燃料面对碳认定的挑战

生物燃料的投资、生产和消费正在升温，欧美政府的补贴和激励机制推动了其加快发展。另外，由于作为应对全球变温的措施也推动了其发展。从常规的观点来看，生物燃料的碳足迹低于石油基燃料，然而，将食品作物转化生产生物燃料已助推了粮食价格的上涨，此外，考虑到土地使用的种植则碳足迹并非完全如此。生物燃料面对碳认定的挑战。SRI咨询公司发布了“生物燃料与石油燃料碳足迹”研究报告。表2列出常规和替代燃料的碳足迹。生物燃料最低的碳足迹原料是黄脂（餐饮业的烹调废油），其次是牛油脂和大豆油，最差的碳足迹是偏远天然气转化的费托合成柴油。石油柴油和汽油处于碳足迹区域的中间，不比许多生物燃料好，也不比最差的坏。     

全二维气相色谱-飞行时间质谱表征喷气燃料和生物航煤详细烃组成

采用全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOFMS)和全二维气相色谱-氢火焰离子化检测器(GC×GC-FID)构建石油基喷气燃料(简称喷气燃料)和生物基航空煤油(简称生物航煤)烃类分子水平表征方法。该方法利用 GC×GC-TOFMS的族分离特性和瓦片效应对喷气燃料和生物航煤的烷烃、环烷烃和芳烃等组分进行定性分析和碳数分布规律研究,将族分类信息由GC×GC-TOFMS转移至GC×GC-FID,并利用保留时间关联方程校正后进行定量。考察了不同来源喷气燃料和生物航煤的烃组成和碳数分布特点。结果表明,喷气燃料和生物航煤的芳烃和异构烷烃含量差异很大,不同来源的喷气燃料和生物航煤碳数分布有很大不同。     

CO2驱油与埋存技术新进展

碳达峰和碳中和发展战略以及社会经济发展对石油等能源需求量的持续增长,为CO₂驱油与埋存技术带来了巨大的发展机遇,也提出了前所未有的挑战。从目前中外CO₂驱油与埋存研究现状入手,通过CO₂驱油与埋存机理和影响因素分析,提出了CO₂驱油与埋存存在的问题和发展方向。结合实践将CO₂驱油与埋存研究内容总结为目标优选、相关机理实验研究、方法技术攻关、经济性评价、安全性评价和现场实践等6方面。CO₂驱油与埋存存在的问题主要包括：CO₂驱油与埋存应用的油藏类型还非常有限,CO₂气田分布特征及其与CO₂驱油与埋存目标油藏之间的时空匹配关系研究还未引起足够重视,CO₂驱油与埋存机理等研究还存在诸多问题,CO₂驱油与埋存方案设计有待优化,CO₂驱油与埋存经济有效性评价体系尚未建立,CO₂埋存安全性跟踪评价还存在一系列问题。对...     

火山-幔源与有机成因CO2气混合模型探讨——以南海北部边缘盆地为例

以南海北部边缘盆地为例，选取典型火山-幔源型CO₂气和不同有机成因CO₂气的碳同位素值作为端元，模拟计算了2种成因CO₂气按不同比例混合后碳同位素值变化规律。结果表明，无论有机成因CO₂的同位素值（-10‰～-25‰）和初始有机成因CO₂气含量（0.5%～2.0%）如何变化，当CO₂气含量小于10%（摩尔分数）时，混合后的δ¹³C_CO2值随总的CO₂气含量增加而迅速增大；而当CO₂含量超过约10%（摩尔分数）时，δ¹³C_CO2值增加缓慢，最后都迅速趋近火山-幔源型CO₂的端元碳同位素值（约-4‰）。该模拟结果合理地解释了为什么世界上所发现的火山-幔源型CO₂气为主天然气藏，其CO₂含量多高于10%（摩尔分数）或15%（重量分数），其碳同位素值大都介于-4‰~-7‰之间。模拟结果与北部湾盆地福山凹陷和珠江口盆地实测CO₂气的碳同位素值变化趋势吻合很好。     

生物燃料面对碳认定的挑战

生物燃料的投资、生产和消费正在升温，欧美政府的补贴和激励机制推动了其发展；另外，由于作为应对全球变温的措施也推动了其发展。从常规的观点来看，生物燃料的碳足迹低于石油基燃料，然而，将食品作物转化来生产生物燃料已助推了粮食价格的上涨，此外，考虑到土地使用的种植则碳足迹并非完全如此，生物燃料面对碳认定的挑战。SRI咨询公司发布了“生物燃料与石油燃料碳足迹”研究报告。生物燃料低的碳足迹原料是黄脂（餐饮业的烹调废油），     

液固相变吸收剂的CO2吸收性能及相分离行为机理研究

以N-甲基二乙醇胺(MDEA)+哌嗪(PZ)水溶液作为复合吸收剂的化学吸收法是捕集二氧化碳(CO₂)的重要手段之一，但该复合吸收剂再生能耗较高，限制了其在碳捕集领域的应用。为克服该缺点，在该复合吸收剂中加入某种溶剂形成相变吸收剂，可减少吸收剂进入解吸单元的总量，从而降低再生能耗。设计了一种组成为MDEA+PZ+N-甲基吡咯烷酮(NMP)+水(H₂O)的液固相变吸收剂，并考察了其吸收CO₂的性能，测定了NMP、PZ质量分数对液固相变吸收剂CO₂溶解度的影响，分析了相分离行为机理。结果表明，该吸收剂的CO₂溶解度随着NMP质量分数的增加而降低，随着PZ质量分数的增加而增加；当吸收剂中NMP、PZ的质量分数分别达到50%、3%及以上时，吸收CO₂后生成PZ-氨基甲酸酯达到饱和析出形成固相，固相先随CO₂溶解度增加而增加，后随着CO₂溶解度继续增加，生成更易溶于水的PZ-二氨基甲酸酯，导致固相减少。     

基于马尔科夫理论优化的地下咸水层CO2溶解性能灰色预测模型

在地下咸水层封存过程中，CO₂的溶解反应将会影响其封存容量和稳定性，并对周围环境和生态系统造成不利影响。为合理分析CO₂在地下咸水层中的溶解性能，基于马尔科夫理论对灰色GM(1,1)模型进行优化，构建CO₂溶解性能灰色预测模型。通过预测单因素影响下CO₂在地下咸水层中的溶解性能，科学分析模型预测值与实测值的平均相对误差。结果表明：通过压强、温度及矿化度分析不同影响因素对CO₂在水中溶解性能，得出CO₂溶解性能灰色马尔科夫优化预测模型预测值与实测值的平均相对误差分别为0.37%、17.73%、0.21%；与灰色GM(1,1)模型相比，预测结果的平均相对误差分别降低了0.35、1.56、3.41百分点，CO₂溶解性能灰色预测模型预测精度更高。研究成果为CO₂在地下咸水层中的溶解封存提供数据支撑。