二氧化碳減排解讀

#創(chuàng)新點(diǎn)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(jì)；2、二氧化碳注入井井距數(shù)值模擬設(shè)計(jì)；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(zhǎng)期封存預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)參考性技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、技術(shù)指標(biāo)：（1）試驗(yàn)區(qū)煤儲(chǔ)層特征數(shù)據(jù)，及國(guó)內(nèi)先進(jìn)的儲(chǔ)區(qū)、儲(chǔ)層評(píng)價(jià)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(jìn)注入機(jī)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(cè)及安全控制與評(píng)價(jià)體系。2、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：（1）預(yù)計(jì)本次小井網(wǎng)試驗(yàn)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(jì)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(tái)與團(tuán)隊(duì)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(yàn)示范工程，用于項(xiàng)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(tuán)隊(duì)，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(xué)術(shù)研討、國(guó)際交流建立科研平臺(tái)，并為二氧化碳地質(zhì)封存項(xiàng)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(cè)煤層氣資源量約19200億立方米，通過(guò)二氧化碳地質(zhì)封存及驅(qū)替煤層氣技術(shù)，預(yù)計(jì)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(chǎng)價(jià)格計(jì)算，將產(chǎn)生21504億元的經(jīng)濟(jì)收益。申報(bào)單位條件牽頭單位應(yīng)為山西省境內(nèi)具備獨(dú)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(lì)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研省內(nèi)外及國(guó)內(nèi)外聯(lián)合攻關(guān)。經(jīng)費(fèi)說(shuō)明政府將給予一定的研發(fā)資金資助或補(bǔ)助成果描述：項(xiàng)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(shí)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(重點(diǎn))項(xiàng)目信息表項(xiàng)目名稱活性炭純化CO2及其聯(lián)產(chǎn)NIPU材料技術(shù)項(xiàng)目編號(hào)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(shí)現(xiàn)其封存的目的；冋時(shí)也可進(jìn)一步的純化后擴(kuò)大其使用范圍，如化工合成工業(yè)、機(jī)械保護(hù)焊接、金屬鑄造加工、果品蔬菜保鮮、啤酒飲料灌裝、石油開(kāi)采、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)。這樣可變廢為寶，實(shí)現(xiàn)再利用的價(jià)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(jì)效益與社會(huì)效益。研究?jī)?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(guò)擠壓成型以及后續(xù)的熱處理工藝，獲得堆密度和強(qiáng)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(duì)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(xiàng)目擬通過(guò)變溫和變壓為一體的吸附裝置對(duì)co2混合氣體進(jìn)行純化，研究工藝條件對(duì)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(jì)條件，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到制定的研究目標(biāo)。高性能NIPU的制備擬采用長(zhǎng)鏈柔性環(huán)氧化合物與巴反應(yīng)制備柔性的長(zhǎng)鏈多環(huán)狀碳酸酯，通過(guò)預(yù)聚體法工藝將多環(huán)狀碳酸酯與過(guò)量的有機(jī)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(kuò)鏈劑，利用環(huán)氧基團(tuán)與胺基的高反應(yīng)活性來(lái)促進(jìn)聚合反應(yīng)的進(jìn)行和分子量的增長(zhǎng)?？疾煊袡C(jī)多胺和多環(huán)狀碳酸酯結(jié)構(gòu)對(duì)NIPU性能的影響，進(jìn)行原料的配方優(yōu)化。引入石墨烯、納米水滑石、有機(jī)硅烷、有機(jī)磷酸酯等進(jìn)一步改善NIPU性能。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行NIPU彈性體、涂料和粘合劑類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。本項(xiàng)目需解決的關(guān)鍵問(wèn)題是純化劑的研發(fā)和溫亞雙變的吸附裝置的研制;促進(jìn)多環(huán)狀碳酸酯與有機(jī)多胺開(kāi)環(huán)固化制備高分子量NIPU的高效催化劑及反應(yīng)工藝。項(xiàng)目活動(dòng)階段□應(yīng)用基礎(chǔ)研究□應(yīng)用開(kāi)發(fā)□小試回中試□工業(yè)化試驗(yàn)□工程示范回首臺(tái)套研制□關(guān)鍵零部件研制□其他創(chuàng)新點(diǎn)炭基純化劑的研制是本項(xiàng)目的創(chuàng)新，擬采山西省豐富的廉價(jià)煤瀝青為原料，通過(guò)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(diǎn)，而采用山西煤瀝青為項(xiàng)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(shí)還有真空等裝置，是目前先進(jìn)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(xiàng)目的另一創(chuàng)新點(diǎn)。參考性技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)針對(duì)燃煤煙氣捕集后的尾氣進(jìn)行純化，開(kāi)發(fā)出適合進(jìn)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(jí)規(guī)模的溫亞雙變的吸附裝置，使純化純化后CO2的純度達(dá)到99.9%。完成10噸/年規(guī)模的NlPU合成中試試驗(yàn)，所制備NIPU材料的硬度在邵A50~邵D40之間可調(diào)，拉伸強(qiáng)度15~40MPa,撕裂強(qiáng)度60~150kN/m,斷裂伸長(zhǎng)率10%~120%。示范工程及研發(fā)平臺(tái)與團(tuán)隊(duì)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(jí)高水平研發(fā)團(tuán)隊(duì)，其中高級(jí)人員2-3人、中級(jí)人員5-8人，初級(jí)人員6-10人。該團(tuán)隊(duì)的地點(diǎn)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(shí)驗(yàn)室及NIPU合成及加工平臺(tái)。預(yù)期效益在完成全流程的實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大試驗(yàn)基礎(chǔ)上，建成年產(chǎn)高純C0氣體約60萬(wàn)立方米的放大試驗(yàn)平臺(tái)，建成100L合成NIPU材料的反應(yīng)器放大試驗(yàn)平臺(tái)，完成技術(shù)放大示范。通過(guò)技術(shù)示范進(jìn)一步形成規(guī)?；囼?yàn)核心技術(shù)，為下一步工業(yè)應(yīng)用提供核心技術(shù)支撐。申報(bào)單位條件牽頭單位應(yīng)為山西省境內(nèi)具備獨(dú)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(lì)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研省內(nèi)外及國(guó)內(nèi)外聯(lián)合攻關(guān)。經(jīng)費(fèi)說(shuō)明政府將給予一定的研發(fā)資金資助或補(bǔ)助成果描述：項(xiàng)目研究完成后，將建成年產(chǎn)高純CO2氣體約60萬(wàn)立方米的放大試驗(yàn)平臺(tái)，建成100L合成NIPU材料的反應(yīng)器放大試驗(yàn)平臺(tái)，完成技術(shù)放大示范。通過(guò)技術(shù)示范進(jìn)一步形成規(guī)模化試驗(yàn)核心技術(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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（重點(diǎn)）項(xiàng)目信息表項(xiàng)目名稱二氧化碳甲烷重整制合成氣工程示范項(xiàng)目編號(hào)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(guò)程排放的甲烷通過(guò)重整轉(zhuǎn)化制備合成氣過(guò)程可實(shí)現(xiàn)CO和CH兩種溫室氣體的同時(shí)高效利24用；并且通過(guò)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(xué)品的碳資源循環(huán)利用。為實(shí)現(xiàn)CO-CH重整過(guò)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(jì)、專用反應(yīng)器構(gòu)建等關(guān)鍵核心技術(shù)，提高工藝過(guò)程經(jīng)濟(jì)性，從而形成既能夠利用工業(yè)廢氣并實(shí)現(xiàn)CO減排，又能獲得高值化產(chǎn)品，并且建立具有推廣價(jià)值的CO-CH224重整示范工程，實(shí)現(xiàn)CO的資源化利用。研究?jī)?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(guò)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(jì)：針對(duì)CH4-CO2重整強(qiáng)吸熱的熱特性，構(gòu)筑結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，保證反應(yīng)的進(jìn)行。3、系統(tǒng)集成與示范驗(yàn)證裝置建設(shè)及優(yōu)化運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)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(jì)軟件包。項(xiàng)目活動(dòng)階段□應(yīng)用基礎(chǔ)研究□應(yīng)用開(kāi)發(fā)□小試□中試回工業(yè)化試驗(yàn)回工程示范回首臺(tái)套研制□關(guān)鍵零部件研制□其他創(chuàng)新點(diǎn)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(jì)、構(gòu)建和過(guò)程模擬。參考性技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)完成催化劑的噸級(jí)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(dá)到2000小時(shí)以上，并且無(wú)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(tái)與團(tuán)隊(duì)建設(shè)建設(shè)Ni-Ca-ZrO2催化劑研發(fā)放大平臺(tái)，優(yōu)化催化劑放大的的關(guān)鍵操作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)噸級(jí)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(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行；培養(yǎng)一支國(guó)際一流、國(guó)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(duì)伍。預(yù)期效益該過(guò)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(guò)本技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t氣、煤層氣和煤化工過(guò)程馳放氣的轉(zhuǎn)化，在避免這些資源的直接排放的同時(shí)，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(guó)年產(chǎn)焦炭2.4億噸計(jì)，每年可副產(chǎn)焦?fàn)t氣720億m3。目前至少有1/3以上的焦?fàn)t氣未能加以利用，既浪費(fèi)了大量的寶貴資源，又對(duì)環(huán)境造成了巨大污染。焦?fàn)t氣為富氫氣體，通過(guò)二氧化碳與焦?fàn)t氣的重整，可以得到合適氫碳比的合成氣，從而為合成化學(xué)品提供寶貴原料。如將放散的焦?fàn)t氣加以利用，一方面可以每年利用約900萬(wàn)噸的二氧化碳，產(chǎn)生的合成氣如用