中国合成氨工业CO2排放现状及点源分布特征分析

控制CO2的排放已成为当前人类面临的重大问题,而对合成氨工业实施节能减排是实现中国CO2减排目标的重要手段之一.在对中国合成氨企业的产能、产量数据进行调研的基础上,对合成氨工业的CO2排放现状和点源分布进行了分析,并对中国合成氨工业CO2封存与捕获的前景进行了探讨.     

水淬钢渣碳酸化固定CO2

利用HSC-Chemistry 软件平台对以气-液-固三相为基础的水淬钢渣碳酸化固定二氧化碳进行了热力学分析,结果表明,温度700 K以下钢渣主要含钙相在水溶液中能够自发与CO2反应,碳酸化固定CO2是可行的;并通过实验研究了反应时间、钢渣粒径、CO2流量及液固比等主要参数对水淬钢渣碳酸化固定CO2的影响。结果显示,在初期阶段反应迅速,固碳率在3 h达到27.9%,即固定二氧化碳的能力约为279 kg/t(钢渣),随后逐渐趋于平衡。粒度越细对固碳过程越有利,液固比及CO2流量影响不明显; XRD及SEM结果也验证了水淬钢渣固定CO2是可行的。     

纯二氧化碳条件下小球藻固定CO2

微藻固碳已经成为消减温室气体排放的新的研究热点。利用静态吸收方法,考查了通人纯CO2对普通小球藻生长特点、固定CO2效率以及藻液pH值变异的影响。结果表明：通入纯CO2使小球藻生长延滞期显著延长,比普通培养延长10～12d,对其他生长阶段的影响不大;小球藻固定CO2速率可分为2个过程,即物理固碳过程和生物固碳过程,前者在藻细胞延滞期发生,峰值由CO。溶解于培养液造成,后者在藻细胞生长的指数期、稳定期和衰退期发生,峰值由藻细胞指数生长造成,2个过程中,固定CO2速率的变化趋势都是先增大后降低;纯CO2条件下,藻液pH值变化速率高,4d内,藻液即被酸化,随后藻液pH值变化速率逐渐降低,且pH值稳定在适宜水平。因此,采用小球藻固定高浓度CO2时,建议提高接种量并加强培养前期的pH值监测和调控,以保证藻液保持适宜的pH值,并缩短培养时间,提高生物固碳效率。     

响应面曲线法优化含盐污水协同电石渣矿化封存CO2

针对电石渣湿法矿化消耗水资源较多的问题,采用实际化工含盐污水作为反应介质,开展电石渣湿法矿化封存CO₂实验。探究温度、压力、液固比等单因素对电石渣矿化固碳封存率的影响,并采取Box-Behnken响应面曲线法对工艺条件进行优化。结果表明,污水和去离子水为介质的电石渣矿化封存CO₂封存率分别为59.59%和59.89%。温度和液固比对CO₂封存率的影响较大,压力影响较小,且在温度65 ℃、压力1.0 MPa和液固比5 mL·g⁻¹的优化实验条件下的CO₂封存率分别达到47.56%、52.79%和63.47%。响应面曲线法实验结果表明,温度和液固比之间的交互作用最为显著,温度和压力、液固比和压力的交互作用不显著。同时确定,在反应温度85 ℃、初始反应压力0.5 MPa、液固比7.5 mL·g⁻¹的最优工艺条件下,含盐污水协同电石渣矿化的CO₂封存率为66.1%。本研究结果可为研发“气 (CO₂) - 液 (含盐污水) - 固 (电石渣) ”协同的二次资源循环利用技术提供参考。