二氧化碳減排解讀

#創(chuàng)新點1、深部煤層二氧化碳地質(zhì)封存及驅(qū)替煤層氣三角形井網(wǎng)設(shè)計；2、二氧化碳注入井井距數(shù)值模擬設(shè)計；3、深部煤層二氧化碳注入工藝技術(shù)；4、深部煤層二氧化碳長期封存預(yù)測評價技術(shù)參考性技術(shù)指標和經(jīng)濟指標1、技術(shù)指標：（1）試驗區(qū)煤儲層特征數(shù)據(jù)，及國內(nèi)先進的儲區(qū)、儲層評價系統(tǒng);；（2）建立山西省深部煤層二氧化碳地質(zhì)封存及驅(qū)替煤層氣井網(wǎng)布設(shè)模型；（3）建立適合山西省深部煤層二氧化碳地質(zhì)封存的注入工藝流程；研選先進注入機械設(shè)備；（4）建立深部煤層二氧化碳地質(zhì)封存的數(shù)值模型；（5）建立深部煤層二氧化碳地質(zhì)封存的環(huán)境監(jiān)測及安全控制與評價體系。2、經(jīng)濟指標：（1）預(yù)計本次小井網(wǎng)試驗封存區(qū)的二氧化碳總封存量約16001；（2）深部煤層單位質(zhì)量二氧化碳注入量約10~17米3/噸；（3）煤層氣單井采收率提高約10~20%。理論計算二氧化碳注入置換甲烷比為2.75:1。示范工程及研發(fā)平臺與團隊建設(shè)1、建成“山西省深部煤層二氧化碳地質(zhì)封存及驅(qū)替煤層氣技術(shù)”產(chǎn)業(yè)化試驗示范工程，用于項目產(chǎn)業(yè)化推廣。2、建立山西省二氧化碳地質(zhì)封存技術(shù)創(chuàng)新團隊，培養(yǎng)一批二氧化碳地質(zhì)封存專業(yè)人才。3、構(gòu)建山西省深部煤層二氧化碳地質(zhì)封存及驅(qū)替煤層氣研究中心，為學術(shù)研討、國際交流建立科研平臺，并為二氧化碳地質(zhì)封存項目提供技術(shù)咨詢。預(yù)期效益山西省1200-2000米的煤炭資源量約為1600億噸，預(yù)測煤層氣資源量約19200億立方米，通過二氧化碳地質(zhì)封存及驅(qū)替煤層氣技術(shù)，預(yù)計可得咼效清潔的甲烷氣13440億立方米，以目前煤層氣1.6元/米3市場價格計算，將產(chǎn)生21504億元的經(jīng)濟收益。申報單位條件牽頭單位應(yīng)為山西省境內(nèi)具備獨立法人資格的中資控股企業(yè)、高校，及有產(chǎn)業(yè)化能力的科研院所，鼓勵開展產(chǎn)學研省內(nèi)外及國內(nèi)外聯(lián)合攻關(guān)。經(jīng)費說明政府將給予一定的研發(fā)資金資助或補助成果描述：項目研究完成后，將為山西大規(guī)模向深部煤層注入二氧化碳驅(qū)替煤層氣奠定良好基礎(chǔ)，不僅可實現(xiàn)碳減排，而且能大幅度提高煤層氣采收率。

2016年度山西省重點研發(fā)計劃(重點)項目信息表項目名稱活性炭純化CO2及其聯(lián)產(chǎn)NIPU材料技術(shù)項目編號201603D312007研究意義co2是一種寶貴的資源，捕獲后的co2既可用于驅(qū)油、驅(qū)氣，從而實現(xiàn)其封存的目的；冋時也可進一步的純化后擴大其使用范圍，如化工合成工業(yè)、機械保護焊接、金屬鑄造加工、果品蔬菜保鮮、啤酒飲料灌裝、石油開采、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)。這樣可變廢為寶，實現(xiàn)再利用的價值。NIPU作為一種新型的聚氨酯材料，不僅避免了傳統(tǒng)聚氨酯生產(chǎn)中咼毒性異氰酸酯的生產(chǎn)和使用，更為綠色安全，而且有效地將CO引入到材料結(jié)構(gòu)中，起到固定co2、提高其附加值的雙重作用，兼具經(jīng)濟效益與社會效益。研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)炭基純化劑的研制及相應(yīng)裝置研發(fā)主要是以煤瀝青為原料，通過擠壓成型以及后續(xù)的熱處理工藝，獲得堆密度和強度顯著提升的純化劑，研究其吸附性能、再生性能和選擇性，優(yōu)化工藝，確立制備工藝參數(shù)；對應(yīng)于制備工藝，研發(fā)出相應(yīng)的制備裝置，尤其是成型裝置和氧化不融化裝置，考察這些裝置與工藝的適應(yīng)性；溫亞雙變吸附工藝和配套裝置的研制本項目擬通過變溫和變壓為一體的吸附裝置對co2混合氣體進行純化，研究工藝條件對co2純度和產(chǎn)能的影響，確立相應(yīng)的工藝參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，提出裝置的設(shè)計條件，并依據(jù)實驗結(jié)果對裝置進行調(diào)整，以達到制定的研究目標。高性能NIPU的制備擬采用長鏈柔性環(huán)氧化合物與巴反應(yīng)制備柔性的長鏈多環(huán)狀碳酸酯，通過預(yù)聚體法工藝將多環(huán)狀碳酸酯與過量的有機多胺反應(yīng)，制成氨基封端的預(yù)聚體，再以環(huán)氧化合物為擴鏈劑，利用環(huán)氧基團與胺基的高反應(yīng)活性來促進聚合反應(yīng)的進行和分子量的增長?？疾煊袡C多胺和多環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)對NIPU性能的影響，進行原料的配方優(yōu)化。引入石墨烯、納米水滑石、有機硅烷、有機磷酸酯等進一步改善NIPU性能。在此基礎(chǔ)上，進行NIPU彈性體、涂料和粘合劑類產(chǎn)品的開發(fā)。本項目需解決的關(guān)鍵問題是純化劑的研發(fā)和溫亞雙變的吸附裝置的研制;促進多環(huán)狀碳酸酯與有機多胺開環(huán)固化制備高分子量NIPU的高效催化劑及反應(yīng)工藝。項目活動階段□應(yīng)用基礎(chǔ)研究□應(yīng)用開發(fā)□小試回中試□工業(yè)化試驗□工程示范回首臺套研制□關(guān)鍵零部件研制□其他創(chuàng)新點炭基純化劑的研制是本項目的創(chuàng)新，擬采山西省豐富的廉價煤瀝青為原料，通過成型、氧化不融化、炭化活化制得高性能的純化劑，其中成型技術(shù)是顯著的創(chuàng)新點，而采用山西煤瀝青為項目特色；溫亞雙變吸附裝置的研發(fā)也屬于創(chuàng)新，該裝置集成了變溫和變壓同時還有真空等裝置，是目前先進的用于CO2捕集和純化的裝置。

（3）以聚丙二醇二縮水甘油醚等原料作為軟段，米用預(yù)聚體法制備軟硬段相嵌的高分子量NIPU材料，改善材料的韌性和低溫性能，提高其綜合性能，是本項目的另一創(chuàng)新點。參考性技術(shù)指標和經(jīng)濟指標針對燃煤煙氣捕集后的尾氣進行純化，開發(fā)出適合進行co2吸附的炭基純化劑及相應(yīng)的裝置，其規(guī)模為10噸/年；研發(fā)出噸級規(guī)模的溫亞雙變的吸附裝置，使純化純化后CO2的純度達到99.9%。完成10噸/年規(guī)模的NlPU合成中試試驗，所制備NIPU材料的硬度在邵A50~邵D40之間可調(diào)，拉伸強度15~40MPa,撕裂強度60~150kN/m,斷裂伸長率10%~120%。示范工程及研發(fā)平臺與團隊建設(shè)在園區(qū)內(nèi)建成CO2純化的工業(yè)化示范工程，建設(shè)一支20人組成的CO2純化的省級高水平研發(fā)團隊，其中高級人員2-3人、中級人員5-8人，初級人員6-10人。該團隊的地點位于中科院山西煤化所內(nèi)。在中科院山西煤化所中試基地建成CO2純化實驗室及NIPU合成及加工平臺。預(yù)期效益在完成全流程的實驗室擴大試驗基礎(chǔ)上，建成年產(chǎn)高純C0氣體約60萬立方米的放大試驗平臺，建成100L合成NIPU材料的反應(yīng)器放大試驗平臺，完成技術(shù)放大示范。通過技術(shù)示范進一步形成規(guī)?；囼灪诵募夹g(shù)，為下一步工業(yè)應(yīng)用提供核心技術(shù)支撐。申報單位條件牽頭單位應(yīng)為山西省境內(nèi)具備獨立法人資格的中資控股企業(yè)、高校，及有產(chǎn)業(yè)化能力的科研院所，鼓勵開展產(chǎn)學研省內(nèi)外及國內(nèi)外聯(lián)合攻關(guān)。經(jīng)費說明政府將給予一定的研發(fā)資金資助或補助成果描述：項目研究完成后，將建成年產(chǎn)高純CO2氣體約60萬立方米的放大試驗平臺，建成100L合成NIPU材料的反應(yīng)器放大試驗平臺，完成技術(shù)放大示范。通過技術(shù)示范進一步形成規(guī)?；囼灪诵募夹g(shù)，為下一步工業(yè)應(yīng)用提供核心技術(shù)支撐。

2016年度山西省重點研發(fā)計劃（重點）項目信息表項目名稱二氧化碳甲烷重整制合成氣工程示范項目編號201603D312008研究意義以CO工業(yè)廢氣為原料，與煤化工、煤層氣利用過程排放的甲烷通過重整轉(zhuǎn)化制備合成氣過程可實現(xiàn)CO和CH兩種溫室氣體的同時高效利24用；并且通過加入氧氣或水蒸氣的方法，可以得到h2/co摩爾比可調(diào)的合成氣，能夠?qū)崿F(xiàn)能源化學品的碳資源循環(huán)利用。為實現(xiàn)CO-CH重整過程24的規(guī)模化工程應(yīng)用，迫切需要突破高效催化材料設(shè)計、專用反應(yīng)器構(gòu)建等關(guān)鍵核心技術(shù)，提高工藝過程經(jīng)濟性，從而形成既能夠利用工業(yè)廢氣并實現(xiàn)CO減排，又能獲得高值化產(chǎn)品，并且建立具有推廣價值的CO-CH224重整示范工程，實現(xiàn)CO的資源化利用。研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)1、咼效Ni基雙功能納米介孔復(fù)合催化劑制備及其放大技術(shù)：通過調(diào)整制備條件及反應(yīng)參數(shù)，研究工業(yè)生產(chǎn)條件下批量生產(chǎn)規(guī)模及工藝參數(shù)與催化劑性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，確定催化劑的工業(yè)制備方案，形成完整的催化劑的制備放大技術(shù)。2、高效反應(yīng)器設(shè)計：針對CH4-CO2重整強吸熱的熱特性，構(gòu)筑結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，保證反應(yīng)的進行。3、系統(tǒng)集成與示范驗證裝置建設(shè)及優(yōu)化運行，在此基礎(chǔ)上，進行相應(yīng)技術(shù)的能量流-物料流分析，形成大規(guī)模工業(yè)化的設(shè)計軟件包。項目活動階段□應(yīng)用基礎(chǔ)研究□應(yīng)用開發(fā)□小試□中試回工業(yè)化試驗回工程示范回首臺套研制□關(guān)鍵零部件研制□其他創(chuàng)新點1?具有限域結(jié)構(gòu)的Ni-Ca-ZrO2催化劑的放大制備；2?高效反應(yīng)器的設(shè)計、構(gòu)建和過程模擬。參考性技術(shù)指標和經(jīng)濟指標完成催化劑的噸級制備，在5bar，CO/CH=1.2-2.0,750-900C，空24速為40000-100000/h條件下，催化劑的穩(wěn)定性達到2000小時以上，并且無明顯失活；甲烷的轉(zhuǎn)化率295%,CO?轉(zhuǎn)化率295%。示范工程及研發(fā)平臺與團隊建設(shè)建設(shè)Ni-Ca-ZrO2催化劑研發(fā)放大平臺，優(yōu)化催化劑放大的的關(guān)鍵操作參數(shù)，實現(xiàn)噸級催化劑的放大制備；建設(shè)規(guī)模為50000Nm3/h處理量的重整示范裝置并實現(xiàn)平穩(wěn)運行；培養(yǎng)一支國際一流、國內(nèi)領(lǐng)先的二氧化碳甲烷重整催化劑及反應(yīng)工藝研發(fā)的研究隊伍。預(yù)期效益該過程可以直接將CO和CH轉(zhuǎn)化成為下游產(chǎn)品，具備直接減排效應(yīng)。24通過本技術(shù)可以實現(xiàn)焦爐氣、煤層氣和煤化工過程馳放氣的轉(zhuǎn)化，在避免這些資源的直接排放的同時，可以節(jié)省一部分煤炭消耗，因此具有顯著的間接減排效應(yīng)。按全國年產(chǎn)焦炭2.4億噸計，每年可副產(chǎn)焦爐氣720億m3。目前至少有1/3以上的焦爐氣未能加以利用，既浪費了大量的寶貴資源，又對環(huán)境造成了巨大污染。焦爐氣為富氫氣體，通過二氧化碳與焦爐氣的重整，可以得到合適氫碳比的合成氣，從而為合成化學品提供寶貴原料。如將放散的焦爐氣加以利用，一方面可以每年利用約900萬噸的二氧化碳，產(chǎn)生的合成氣如用