重质碳资源高效利用的科学基础_魏贤勇
中国地质大学(北京)碳储科学与工程专业介绍
中国地质大学(北京)碳储科学与工程专业
介绍
碳储科学与工程专业开设院校
开设高校:中国地质大学(北京)中国矿业大学(北京)、中国石油大学(北京)、重庆大学
碳储科学与工程专业介绍
碳储科学与工程是中国普通高等学校本科专业。2022年,碳储科学与工程列入普通高等学校本科专业目录的新专业名单。2022年,重庆大学碳储科学与工程专业开始招生。
2022年2月22日,教育部发布《教育部关于公布2021年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》及《列入普通高等学校本科专业目录的新专业名单(2022年)》,我国普通高等学校开设新专业“碳储科学与工程”。
“碳”即二氧化碳,“中合”即正负极抵消。排出来的二氧化碳或空气污染物被植绿护绿、节能降耗等方式相抵,这就是所说的“碳排放交易”。所说“碳达峰”是二氧化碳消耗量做到历史时间最大值,由增转降的历史时间转折点。碳储科学与工程专业是在我国“十四五”阶段教育强国推动工程项目关键适用技术专业。
本专业面对国家能源部改革发展战略要求和碳达峰、碳排放交易总体目标,借助中国石油大学(北京市)目前石油化工、资源勘查工程、有机化学工程项目与加工工艺、地理学、能源与动力工程项目、能源化学工程、环保工程、油气储
运工程、材料学与工程、新能源技术科学与工程、安全工程专业、大海燃气工程项目等相近专业。
碳储科学与工程是广泛性极强的新的领域,急待高端复合型专业碳储优秀人才。伴随着在我国碳达峰和碳排放交易工作推进,在碳捕集、碳封存、碳运用等多阶段具备浓厚理论基础和实践能力的专业人才基本上空缺,该技术专业覆盖面广,涉及到课程多,必须的专业知识既包含物理学、有机化学、原材料等学科的内容,从而覆盖了石油化工、岩土工程、应用化学、贮运工程项目、能源动力工程、电气专业等运用学。
厦大化学硕士研究生培养方案
厦门大学
硕士研究生培养方案
(报表)
一级学科名称化学
专业名称化学生物学
专业代码070320
研究生院2009年10月制表
2010 年6 月27 日修订
一、主要研究方向
注:本表不够可加页。
注:博导请用*号注明。
二、培养目标、学制及学分要求
三、课程设置
III. Curriculum
*.S—Spring semester; A—Autumn semester; SS—Summer semester..
课程内容纲要
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课程内容纲要
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课程内容纲要
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课程内容纲要
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课程内容纲要
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煤焦油蒸馏与萃取分离技术比较研究
关键 词 : 蒸馏分离; 萃取分离; 比较研究 中图分 类号 :Q 2 . T 526 4 文 献标识 码 : A 文章编 号 : 0 — 67 21)9 02 — 3 1 1 97 (020 — 02 0 0
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Co mp rs n Re e r h o si a i n a d Ex r c in a io s a c fDit l t n ta t l o o S p r t n Te h i u o a r e a a i c n q e f r Co lTa o
图 1 20 2 1 04— 00年 我 国煤 焦 油 产 量 和 加 工 量 分 布
F g r P o u t n a d p c s i g d srb to fc a a r m iu e 1 r d c i n r e sn it u i n o o lt rfo o o i 2 0 o 2 0 i h n 0 4 t 01 u c i a
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煤焦 油产 量绝 大 部 分 来 自钢 铁 企 业 炼 焦 的 副 产 品 , 取 决 其
于高炉焦炭的需求量 , 而不是取 决于焦油产 品的市场需 求量 , 因 而其 生产 加工 的规 模 与 钢 铁 工 业 的兴 衰 息 息 相 关 … 。煤 焦 油 产 率如果按 照炼焦入炉煤 的 3 4 %一 %来 计算 ,0 5年 , 国机焦产 20 我
“三位协同”式生态产品价值实现路径探赜
经济观察南方论刊·2022年第6期
中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于建立健全生态产品价值实现机制的意见》强调,“建立健全生态产品价值实现机制,核心要义就是从制度层面破解绿水青山转化为金山银山的瓶颈制约,建立生态环境保护者受益、使用者付费、破坏者赔偿的利益导向机制,引导和倒逼形成绿色发展方式、生产方式和生活方式,实现生态环境保护与经济发展协同推进” [1]。可见,为促进人与自然的和谐发展,需要合理利用生态产品的开发价值,需坚持“三位协同”发展的生态产品价值实现目标。
一、生态产品的价值构成及其实现
根据生态产品价值的理论基础,“生态产品的价值主要来源于生产劳动、边际效用以及供求关系等”。[2](一)生态产品的价值构成
随着生产力的不断提高,技术的进步使人类对于自然生态环境的影响不断加深,人们善于对生态系统中的自然产品进行改造和使用,使自然产品更加能满足人们对美好生活的需要,因此,自然产品逐渐演变为包含人类劳动属性的生态产品。它在维系自然生态安全、稳定的基础上,不仅为人类生存与发展提供了物质资源,如清洁空气、洁净水源、安全土壤等,还提供了包括水库、城镇绿地等人工生态系统的生态环境服务(如图1)。
图1:生态产品价值构成
(二)我国对生态产品价值实现的探索历程
随着中国特色社会主义进入新时代,时代的发展要求我们对自然给予更多关怀,我国学界对生态产品价值实现的历程概括为三个阶段:概念形成期、地方实践探索期、全面推进期三个阶段[3]。2010年至2015年为第一阶段概念形成期,“生态产品”这一概念是在2010年12月颁布的《全国主体功能区规划》中首次提及。2016年至2020年为第二阶段地方实践探索期:“2016年启动在沿海的厦门市和山区的武夷山市开展地区尺度的核算试点,探索确定不同生态系统、不同服务功能类型的概念内涵、核算方法和核算技术规范。”[4]福建成为全国首个国家生态文明试验区,将生态产品的概念扩展到价值实现的具体实践。2021年至今为第三阶段全面推进期:“到2035年,完善的生态产品价值实现机制全面建立,具有中国特色的生态文明建设新模式全面形成,广泛形成绿色生产生活方式,为基本实现美丽中国建设目标提供有力支撑。”[1]
重质碳资源及下游产品的应用开发及高值化利用申报指南
重质碳资源及下游产品的应用开发及高值化利用
申报指南
一、项目目标
立足新疆优势资源(煤炭、石油)的综合高效转化与高值化利用,针对新疆地区产业发展的重大需求,以石油炼化、煤化工产业的副产物煤沥青、催化油浆、裂解焦油及其它重质碳资源为原料,研究其组成与结构,采用超临界萃取、催化加氢、热缩聚等技术对原料进行提纯、调配和改性,探索制备中间相沥青以及针状焦、碳微球、碳纤维等高附加值下游产品的工艺方案及工艺参数,形成从原料化学基础研究—关键技术开发—生产示范—推广应用的完整产业链。
二、项目任务
任务1:重质碳资源的化学组成分析及评价
通过气-质谱联用、气相色谱-飞行时间质谱等测试技术从分子水平上开展重质碳资源中芳烃、杂环芳香族化合物等组分分析,为原料的选择和调配提供科学依据和技术方案。
任务2:重质碳资源的精制及处理工艺研究
通过分级萃取、加氢等工艺对煤沥青、煤焦油、催化油浆、减压渣油、焦化蜡油等重质碳资源进行精制,建立高品质沥青制备的集成工艺。
任务3:中间相沥青的可控制备与中试生产
以精制的重质碳资源为原料,通过加氢、聚合等工艺制备出满足纺丝要求的中间相沥青;将精制后的原料经聚合工艺制备出满足针状焦生产要求的原料,确定工艺参数、原料配比等数据;根据实验室数据,进行中试放大,建成50吨/年中间相沥青中试试验装置,实现装置平稳运行。
任务4:重质碳资源下游产品的开发
以精制的重质碳资源或中间相沥青为原料,通过纺丝、喷雾热解、缩聚等方法制备出不少于2种高附加值的下游产品,开展其在油水分离、苦咸水淡化、储能等领域的应用研究。
新时代“双碳”目标下环境工程专业多课程融合教学改革探索
新时代“双碳”目标下环境工程专业多课程融合教学改革探索
作者:郝润龙齐萌吴梦园
来源:《高教学刊》2024年第06期
基金項目:河北省高等教育教学改革研究与实践项目“基于国家‘减污降碳’战略的环境工程专业创新人才培养模式探索与实践”(2022
GJJG409)
第一作者简介:郝润龙(1988-),男,汉族,河北邯郸人,博士,教授,环境工程教研室主任。研究方向为大气污染控制工程。
*通信作者:齐萌(1982-),女,汉族,河北保定人,博士,讲师。研究方向为大气和水污染控制工程。
DOI:10.19980/23-1593/G4.2024.06.004
摘要:在新时代“双碳”目标下,社会发展对理工院校的环境工程专业人才培养提出更高要求。该文针对环境工程专业三门本科教学核心课程进行教学改革探索,利用课程间的内在联系和本校专业特色,构建多课程融合的新教学模式,该模式教学目标明确,教学内容持续改进,教学资源多样化,可为高等教育理工科专业复合型人才培养过程中的课程改革提供参考。
关键词:减污降碳;教学改革;多课程融合;人才培养;环境工程
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2024)06-0015-04
Abstract: Under the "double carbon" goal in the new era, social development has placed higher demands on the cultivation of environmental engineering professionals in science and engineering colleges. This paper explores the teaching reform of three core undergraduate courses in environmental engineering, utilizing the internal connections between courses and this school's professional characteristics to establish a new integrated teaching model. This model has clear
枣庄理工学校工作人员招聘考试真题2022
枣庄理工学校工作人员招聘
考试真题2022
一、单选题(每题只有一个正确答案,答错、不答或多答均不得分)
1.2021年10月27日,国务院新闻办发表了《中国应对气候变化的政策与行动》白皮书。白皮书指出,碳市场为处理好经济发展与碳减排关系提供了有效途径。全国碳排放权交易市场是利用市场机制控制和减少温室气体排放、推动绿色低碳发展的重大制度创新,也是落实中国二氧化碳排放达峰目标与()愿景的重要政策工具。
A.气候改善
B.碳中和
C.碳汇
D.环境改善
【答案】:B
2.2022年5月15日,()Ⅲ型浮空艇从海拔4270米的中科院珠峰站附近发放场地升空,升空高度达到4762米,创造了海拔9032米的大气科学观测世界纪录。
A.极目一号
B.海斗一号
C.远望一号
D.陆巡一号
【答案】:A
3.2016年我国继续实施积极的财政政策并加大力度,其中安排财政赤字2.18亿元,赤字率提高到百分之三。适度的财政政策会影响我国经济发展,其发挥影响的路径是()1财政收入增加2增加社会总需求3扩大政府投资
4.刺激经济发展
A.3-2-4-1
B.1-3-2-4
C.1-2-3-4
D.2-4-3-1
【答案】:A
4.职业道德的基础与核心是()
1/15
A.服务群众
B.诚实守信
C.奉献社会
D.爱岗敬业
【答案】:D
5.各级党政机关()主管本机关的公文处理工作,并对下级机关的公文处理工作进行业务指导和督促检查。
A.后勤管理部门
B.宣传部门
C.人事部门
D.办公厅(室)
【答案】:D
6.中共十一届三中全会重新确立的思想路线是()。
A.理论联系实际
B.从中国的国情出发
度高等学校科学研究分析优秀成果奖(科学技术)授奖项
2009年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)授奖项目公告
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不同溶剂对库姆科尔减压渣油溶解行为研究
不同溶剂对库姆科尔减压渣油溶解行为研究
韩丽;刘娟;宗志敏;魏贤勇
【摘要】考察了库姆科尔减压渣油(KVR)在15种有机溶剂中的溶解行为,利用气相色谱/质谱(GC/MS)联用仪对每一种溶剂中的KVR可溶组分进行了分析.实验结果表明:KVR在不同溶剂中的萃取率在很大程度上与溶剂的介电常数有关,KVR在介电常数较小的溶剂中显示出较好的溶解性.KVR在不同溶剂中可溶组分的GC/MS可检测成分主要是饱和烃,即链烷烃和环烷烃.各种成分的含量与KVR的氢碳比及平均分子质量有关.%Taking the composition of heavy oil closely related to its dissolution behavior in different solvents into account,Kumkol vacuum residue (KVR) was ultrasonically extracted with fifteen organic solvents,respectively,and the soluble fractions (SFs) were analyzed with GC/ MS.The results show that the extract yields of KVR are largely related to dielectric constant of the solvents,i.e.,KVR tends to dissolve in solvents with lower dielectric constant.Most of GC/ MS-detectable components in the SFs are saturated hydrocarbons,i.e.,chain alkanes and cyclanes.The compounds detected from the extraction solutions are closely related to hydrogencarbon ratio and average molecular mass of KVR.
从高温煤焦油中分离缩合芳香族化合物的基础研究和技术开发
从高温煤焦油中分离缩合芳香族化合物的基础研究和技术开发
魏贤勇;宗志敏;赵炜;倪中海;曹景沛;樊星;赵云鹏;刘滋武;彭耀丽;梁静;赵小燕;陶雪钰;亢玉红;莫文龙;
丛兴顺;王玉高;刘中秋;刘光辉;郭宪厚;麻志浩;高华帅;李佳昊;陈逸峰;闫卫卫;尹凡;蒋志杰;余新柯
【期刊名称】《石油学报(石油加工)》
【年(卷),期】2022(38)3
【摘要】高温煤焦油(High-temperature coal tar,简称HTCT)是以焦煤为主的烟煤在隔绝空气的条件下于1000℃左右热解得到的深褐色黏稠状液体,一般占原料煤质量的5%左右。HTCT的组成极其复杂,主要组分是缩合芳香族化合物,特别是缩
合芳烃。缩合芳香族化合物用途广泛,是十分重要的有机化学品。作为纯品,缩合芳
香族化合物的价格一般随着芳环缩合程度的增加而剧增;在相同环数的情况下,含杂
原子(特别是含多个杂原子)的缩合芳香族化合物的价格远高于缩合芳烃的价格。由于HTCT组成的复杂性,从HTCT中分离出缩合芳香族化合物纯品面临极大的挑战。针对传统分离HTCT工艺存在的能耗大和分离效果差的问题,本研究团队开发了通
过逐级萃取、加压梯度柱层析和分步结晶的逐级分离HTCT的技术,较详细地考察
了分离过程中涉及的溶质、溶剂和固定相之间的作用力,从HTCT中成功地分离出
一系列缩合芳香族化合物纯品;利用该技术,也可从煤的萃取物和热溶物中富集一系
列有机化合物,包括缩合芳香族化合物。
【总页数】12页(P500-511)
【作者】魏贤勇;宗志敏;赵炜;倪中海;曹景沛;樊星;赵云鹏;刘滋武;彭耀丽;梁静;赵小燕;陶雪钰;亢玉红;莫文龙;丛兴顺;王玉高;刘中秋;刘光辉;郭宪厚;麻志浩;高华帅;李佳昊;陈逸峰;闫卫卫;尹凡;蒋志杰;余新柯
川大《形势与政策3》22秋在线作业1
川大《形势与政策3》22秋在线作业1
试卷总分:100 得分:100
一、单选题(共20 道试题,共50 分)
1.食为政首,谷为民命。保障好( )供给是一个重大战略性问题,中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手中,饭碗主要装中国粮。
A.初级产品
B.农业产品
C.工业产品
D.加工产品
答案:A
2.2022年4月10日,习近平总书记在海南省三亚市崖州湾种子实验室考察调研时强调,( )是我国粮食安全的关键。
A.耕地
B.科技
C.种子
D.水利
答案:C
3.一些西方国家固守冷战思维,热衷于在国际社会制造矛盾和分歧,挑起军事对抗,传统安全压力和风险逐步上升。下列选项属于传统安全风险的是( )。
A.恐怖主义
B.军事扩张
C.核安全
D.武器扩散
答案:B
4.全国统一大市场的“大”,是指( )
A.市场规模打
B.市场份额大
C.市场发育健全
D.市场商品大
答案:C
5.全国统一大市场的建设要统筹发展和安全,充分发挥( )的引领、规范、保障作用,加快建设全国统一的市场制度规则。
A.法治
B.市场
C.政府
D.制度
答案:A
6.建设全国统一大市场的主要目标是加快营造稳定公平( )可预期的营
商环境。
A.和谐
B.透明
C.开放
D.高效
答案:B
7.《中共中央、国务院关于加快建设全国统一大市场的意见》指出健全守信激励和失信惩戒机制,将失信惩戒和( )相结合。
A.依法治国
B.惩治腐败
C.作风建设
D.限高消费
答案:B
8.在全国统一大市场的消费市场方面,要建立完善消费投诉信息公示制度,促进消费纠纷( )。
A.综合治理
B.源头治理
C.协商处理
D.和平解决
燃料电池系统再生资源的清洁再生利用技术研究
燃料电池系统再生资源的清洁再生利用技术
研究
燃料电池技术作为一种清洁能源技术,受到了广泛关注和研究。与传统化石能源相比,燃料电池具有零排放、高效、低噪音等优点,对减少环境污染、缓解能源紧张具有重要意义。然而,随着燃料电池的应用范围不断扩大,电池系统产生的废弃物及再生资源的处理问题也日益凸显。因此,成为当前燃料电池领域的一项重要课题。
燃料电池是一种利用化学能直接转化为电能的装置,其工作原理是通过氢气与氧气在电极上发生氧化还原反应,产生电能和水。燃料电池技术已经广泛应用于交通运输、能源存储、移动设备等领域,成为清洁能源技术的重要代表之一。然而,随着燃料电池系统的大规模应用,废弃物的处理和再生资源的利用问题逐渐凸显出来。
燃料电池系统产生的废弃物主要包括使用过的催化剂、电解质膜、电极等部件,其中含有的铂等贵金属资源十分珍贵。废旧催化剂中携带的贵金属是再生资源中的重要组成部分,通过有效的回收再利用技术,可以实现资源的循环利用和减少对自然资源的开采。目前,燃料电池再生资源的处理主要包括物理、化学、生物等多种技术手段,以实现资源的清洁再生利用。
在废旧催化剂的处理过程中,物理方法主要包括破碎、分选、筛选等,通过这些手段可以有效地分离出废旧催化剂中的贵金属成分,并进行回收利
用。化学方法则主要包括酸洗、溶解、还原等过程,通过这些方法可以将废旧催化剂中的贵金属溶解出来,并进行提纯和再生利用。此外,生物方法也是一种新兴的废弃物处理技术,通过利用微生物对废旧催化剂进行降解、转化等过程,实现资源的再生利用。
除了废旧催化剂的处理,燃料电池系统中的其他再生资源如电解质膜、电极等部件也可以通过清洁再生利用技术实现资源的再生利用。电解质膜的再生利用主要包括回收材料、再生材料、再生设备等方面,通过对电解质膜的回收、分离、再生利用,可以减少对自然资源的开采,降低生产成本,并实现资源的可持续利用。电极再生利用主要应用于燃料电池系统中的阳极和阴极,在处理过程中需要注意保护负载、控制电压、控制温度等因素,确保再生资源的质量和稳定性。
《环境科学研究》“碳达峰碳中和--聚焦减污降碳协同增效”专刊征稿
《环境科学研究》“碳达峰碳中和--聚焦减污降碳协同增效”
专刊征稿
佚名
【期刊名称】《环境科学研究》
【年(卷),期】2022(35)2
【摘要】2020年9月22日,习近平主席在联合国大会宣布了中国在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标,充分彰显了中国应对全球气候变化的大国担当。2021年1月11日,生态环境部印发的《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》指出,以二氧化碳排放达峰目标与碳中和愿景为牵引,以协同增效为着力点,全面加强应对气候变化与生态环境保护相关工作统筹融合。
【总页数】1页(PF0003)
【正文语种】中文
【中图分类】F42
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5.碳达峰和碳中和目标下工业园区减污降碳路径探析
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魏贤勇:煤炭资源高效利用的科学发展观
魏贤勇:煤炭资源高效利用的科学发展观作者:李帅
来源:《能源》 2017年第12期
随着对环境要求愈发严苛,直接以煤炭作为燃料或者转化为其他形式普通燃料的利用方式
受到诟病。煤炭资源高效利用路在何方?
中国矿业大学博士生导师魏贤勇教授率领重质碳资源高效利用创新团队长期从事从煤中有
机质的定向转化和高值化利用的基础研究和技术开发。他认为温和条件下煤中有机质的定向转
化和高值化利用应该是煤化工的科学发展方向。
以下是《能源》记者采访魏贤勇教授的主要内容。
问:您认为目前的煤炭利用方式有哪些问题?
答:煤炭在中国乃至全球主要用作燃料。一方面,煤炭作为能源利用不可避免地污染环境,至少要排放大量的二氧化碳,加剧全球的温室效应和增加酸雨。实际上,大量燃煤也是产生雾
霾的重要因素。传统的煤化工和所谓的现代煤化工都存在投资成本高、操作条件苛刻、污染环
境和产品附加值低等问题。另一方面,煤炭非常宝贵,从成煤的原料变质成为煤炭至少需要7
千万年,一般需要1亿年以上。按照现在的利用速度,至多再过200年全球煤炭将被消耗殆尽,而中国可能在本世纪末之前无煤可采。如此宝贵的资源被作为燃料烧掉非常可惜。
我认为应该把煤作为获取高附加值化学品和高性能炭材料的原料利用,尽量少采煤,尽可
能精用煤。
问:目前煤炭在提取化学品和制备炭材料上情况如何?如何在温和条件下从煤炭中获取这
些高附加值材料?
答:煤与石油和天然气最重要区别是,煤中的有机质主要是由大分子组成,富含缩合芳环,而缩合芳香族化合物作为化学品利用,其附加值非常高。例如,由煤可以得到的某些含有七八
理工大学十四五科学研究规划
理工大学十四五科学研究规划
“十四五”时期是XX理工大学建设鲜明的高水平应用型大学的起步阶段,是学校在新起点上开启新征程、强化、提升实力的奠基期。依据《中长期教育改和发展规划纲要(2010-2020)》、《<创新驱动发展战略纲要>》、《XX省贯彻〈中长期教育改和发展规划纲要〉实施意见》、《XX省创新型省份建设工作方案》、教育部财政部《关于实施高等学校创新能力提升计划的意见》、《XX 省高等学校创新能力提升计划实施方案》等文件精神,贯彻、落实《XX理工大学十四五事业发展规划》,结合学校科学研究发展实际,制定本规划。
一、十四五科技工作回顾
(一)规划执行情况
1.项目工作成效显著
以项目工作为抓手,全力推动项目层次、项目数量、项目经费的不断增长。“十四五”期间,共获批级项目81项,是“十一五”期间的9.9倍;省部级项目155项,是“十一五”期间的2.3倍;厅级项目776项,校级立项752项。各类纵向项目经费合计8045.84万元,是“十一五”期间的3.2倍;横向项目经费11864.1万元,是“十一五”期间的17.4倍;年均科研经费3981.98万元。
项目紧密围绕优势学科,结合地方经济社会发展需求,开展基础研究、应用研究和技术开发,取得了一具有原创性的创新性成果,有力地推动了学科建设和地方经济社会发展。“太阳能吸收式制冷设备研究与开发”、“烧结板状刚玉规模化生产关键技术”、“节能环保型合成树脂幕墙系统新材料及应用”等成果达到了国际先进水平,“皂素清洁生产关键工艺技术研究与工业化”、
“钢模台车标准化、化与通用互换性研究(直线段)TC4635-Z 型可变式被复钢”、“液体发酵生产猪苓(菌核)的研究”、“西洋参果发酵酒关键技术研究及其产业化”等一批项目达到了国内先进水平。“航空标准件专利战略研究”、“汉江水源地生态补偿研究”、“陕南移民搬迁研究”、“汉中市创建创新型试点城市实施方案”、“汉中环秦巴生态旅游圈建设”等一批研究成果被省市采用。“汉山红”牌红茶连续获得2014年度、2015年度国际茶叶博览会特别金奖,产生了巨大的经济效益。
构建自立自强的海洋能源资源绿色开发技术体系
构建自立自强的海洋能源资源绿色开发技术体系
周守为;李清平
【期刊名称】《学术前沿》
【年(卷),期】2022()17
【摘要】海洋是人类赖以生存的资源宝库,是地球上最大的活跃碳库,开发海洋、利用海洋、保护海洋、经略海洋是事关人类生存和发展的重大议题,也是建设海洋强国的根本要求。在能源绿色低碳转型的大趋势和“双碳”目标引领下,海洋油气成为重要的能源增长极,海洋可再生资源是实现“双碳”目标最重要的接续之一,海洋碳封存具有巨大的潜力。近年来,聚焦海洋高质量发展,我国海洋科技创新能力稳步提升,海洋油气开发力度持续增强,海上风电等海洋可再生资源开发增长迅猛,大洋海底矿藏从资源探测向试验性开发转变,传统海洋产业稳步发展,初步形成“陆海产业融合、科技创新引领、绿色转型提升、产业集聚发展”的现代海洋产业发展新模式,海洋产业结构不断优化,海洋经济总体上保持增长态势。加快建设海洋强国,保障能源安全,实现“双碳”目标,需要统筹海洋能源开发、海洋经济发展和海洋生态保护,推动海洋资源合理开发、海洋能源绿色低碳转型,着力建设现代海洋产业体系,强化创新驱动、加快构建海洋能源资源绿色开发技术体系。
【总页数】17页(P12-28)
【作者】周守为;李清平
【作者单位】中国工程院;第九届中国科学技术协会;油气藏地质及开发工程国家重点实验室;中海油研究总院水合物和海洋资源战略研究中心;中海油研究总院天然气水合物国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】P74
【相关文献】
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1 何谓重质碳资源的高效利用
作为典型的重质碳资源,煤是古生物(主要是 植物)的遗骸经过亿万年的地质演变转化成的化石 资源。煤被称为“乌金” ,说明它来之不易,值得珍 惜。与石油被称为“工业的血液”相对应,煤又被 称为 “工业的粮食” 。 但与人们赖以生存的粮食不同, 煤属于不可再生的资源。 许多人认为,正因为是地球上,特别是我国储 量最丰富的化石资源, 煤应该是廉价的能源。 但是, 事实上我国煤炭的开采和利用都付出了极其昂贵的 代价。在我国,煤的大量开采严重地破坏了生态环 - 境并导致土地资源迅速减少。据报道[5 9],全国采 煤沉陷面积已达 40 万公顷; 每年产生煤矸石 1.3 亿 吨,累计堆存 30 多亿吨,占用土地已经超过 15 万 亩,部分煤矸石自燃和淋溶水还造成了严重的大气 和水资源污染;生产每吨煤平均排放水量为 2~2.5 t,至 2003 年的 53 年全国产煤累积排放水量高达 680~790 亿吨,直接影响到区域水文地质条件,造 成部分地区人畜饮水困难,水利工程破坏, 农业生产 受到影响;煤矿因安全生产每年抽排瓦斯 70~90 亿 立方米,约占世界甲烷排放量的 1/3;每年因采煤过 程中的瓦斯爆炸夺去无数矿工的生命, 使其家属失去 生活来源并给他们造成难以治愈的精神创伤; 煤炭运 输已经占到我国货运的 45%以上, 给交通运输带来巨 大的压力。燃煤排放的 SOx、NOx 和所形成的包括多 环芳烃在内的气溶胶造成了极其严重的环境污染[10]。 还是形成酸雨的 燃煤排放的 CO2 不仅导致温室效应, 重要来源。更为严峻的是,作为经过 7000 万年乃至 1 亿年以上形成的宝贵的化石资源,按我国现在每年 消耗 20 亿吨且今后逐年递增 10%的速度,本世纪内 我国的经济可开采的煤炭将消耗殆尽。 大量的事实表明:我国采煤和用煤过程付出的 代价太大,获取的回报太小;煤应该被看作是宝贵 的化石资源而不是廉价的能源;煤炭资源应该得到 高效利用而不是滥用。从可持续发展的角度考虑和 科学发展观出发,包括煤在内的重质碳资源,特别
Scientific basis for efficient utilization of heavy carbon resources
WEI Xianyong,ZONG Zhimin,SUN Linbing,QIN Zhihong,ZHAO Wei
(School of Chemical Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221008,Jiangsu,China)
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2006 年第 25 卷第 10 期
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
重质碳资源高效利用的科学基础
魏贤勇,宗志敏,孙林兵,秦志宏,赵 炜
(中国矿业大学化学工程学院,江苏 徐州 221008) 摘 要:介绍了重质碳资源是地球上最丰富的有机资源,其高效利用对国民经济的可持续发展至关重要,而制约
是重质化石资源的高效利用应该包括洁净、有节制 和高附加值利用。
2 重质碳资源利用的现状和存在的问题
缺气少油和国民经济欠发达导致煤在我国的能 源构成中长期占据主要地位。 从煤的高碳含量考虑, 产生同样热量由燃煤释放的 CO2 远多于石油和天然 气,而大量的 CO2 的排放造成全球气候反常。随着 我国国民经济的发展和人民生活水平的提高,对环 境的要求也越来越高,因而作为洁净燃料煤与石油 和天然气等相比显然缺乏竞争力。 传统的煤利用技术还包括炼焦、 液化和气化等, 其共同点是热加工,即主要通过在高温下的化学反 应改变煤中碳的存在形态。 炼焦是主要服务于钢铁工业的煤转化工艺,但 随着高炉直接喷煤及电炉炼钢等新技术的发展,钢 铁工业对焦炭的需求量呈减少的趋势,导致炼焦工 业趋于萎缩,相应地作为炼焦副产物的煤焦油的产 量势必下降。Schobert 和 Song[11]指出,由于原料供 应减少,煤焦油工业前景暗淡,但全世界对高附加 值芳香族化学品的需求却在增加。煤焦油是芳香族 化合物特别是多环芳香族化合物的重要来源,为了 确保这些化合物的供给,有必要开发旨在获取这些 化合物的煤转化工艺。 煤直接液化是较温和的煤转化工艺。迄今研究 和开发煤直接液化工艺的主要目的是获取燃料油。 但由于需使用大量的氢气和无法回收的催化剂,导 致获取燃料油的成本居高不下,至少在今后数十年 内不可能与石油竞争,且产品(煤液体)作为化学 品利用,存在分离困难的问题。 过去数十年内,美国、日本和德国在煤直接液 化的基础研究和工业性试验方面做了大量的工作, 但除德国在第二次世界大战期间不惜成本通过煤直 接液化生产燃料油以满足战争的需要以外,迄今尚 未建立任何能够商业运行的煤直接液化厂。由于即 使是示范性试验也要投入大量的资金且现有的煤直 接液化工艺本身仍缺乏经济可行性,本文作者建议 我国在建立煤直接液化示范性和工业生产基地时一 定要谨慎从事。 通过煤的气化及合成气可以获取液体燃料和诸 多化学品[12],但从全过程分析,经历了通过高温下 与气化剂(O2、H2 和 H2O)的反应将煤破碎成最小 ,然后组合这些碎片的 的碎片(CO、CH4 和 H2 等) 过程,即走了一条弯路,有得不偿失之虞。有的工
第 10 期
魏贤勇等:重质碳资源高效利用的科学基础
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展。高效地利用重质碳资源可以避免中国过早地进 入后化石乃至无化石时代,对于实现建立资源节约 型和环境友好型社会具有十分重要的意义。 本文作者结合多年的研究结果, 重点以煤为例, 论述重质碳资源高效利用的定义、我国重质碳资源 利用的现状和存在的问题及实现重质碳资源高效利 用的途径。
Abstract:Heavy carbon resources (HCRs) are the most abundant organic resources globally and their efficient utilization is crucially important for the sustainable development of national economy,whereas the key issue restraining efficient utilization of HCRs is lack of understanding of the compositions and structures of organic macromolecular components in HCRs. Investigating the compositions and structures in soluble organic matter, especially macromolecular organic species, from HCRs in molecular level under the direction of molecular coal chemistry theory and using related separation and non-destructive (or slightly destructive) methods can provide reliable theoretical basis for developing new technologies of directly separating value-added chemicals from HCRs or directionally converting HCRs to clean and highly calorific fuels along with value-added chemicals. Key words:heavy carbon resources;molecular coal chemistry;macromolecular organic species; value-added utilization 重质碳资源是有机质主要由大分子成分组成的 化石资源和可再生资源,包括煤及其衍生物(煤焦 油、煤焦、煤液化油和煤液化残渣) 、重油(即原油 、 中密度大于 0.93 的稠油和沸点高于 350 ℃的渣油) 油页岩、油沙和农作物秸秆等,是全球,特别是我 国主要的有机资源。例如,就我国已探明的常规化 石资源储量而言,煤、石油和天然气分别为 818 亿 、 25 亿吨和 5.4 亿吨[2], 吨 (另有报道为 1886 亿吨[1]) 其中石油中重油占 50%以上。也就是说,我国 98% 以上的常规化石资源属于重质碳资源。另一方面, 我国煤、石油和天然气的人均可采储量分别仅相当 而创造同量 GDP 于世界的 55.4%、 11.1%和 4.3%[3], 的能耗却高达世界平均水平的 3.1 倍[4]。 有限的人均资源拥有量与粗放性的资源利用和 经济发展模式不可能维系我国国民经济的可持续发
重质碳资源高效利用的关键问题是人们迄今缺乏对其中有机质大分子组成结构的了解。评述了以分子煤化学理论 作为指导,利用可分离和非破坏或轻度破坏性的方法从分子水平上研究重质碳资源中可溶有机质,特别是有机大 分子成分的组成结构及研究进展,可以为开发从重质碳资源中直接分离高附加值化学品和定向转化重质碳资源为 洁净和高热值燃料及高附加值化学品的新工艺提供可靠的理论依据。 关键词:重质碳资源;分子煤化学;有机大分子;高附加值利用 中图分类号:TQ 536 文献标识码:A 文章编号:1000–6613(2006)10–1134–09
收稿日期 2006–07–14;修改稿日期 2006–08–21。 基金项目 国 家 973 项 目 ( G1999022101 、 2004CB217704-5 、 2004CB217801-2、2004CB217601 和 2005CB221200-G) 、国家自然科 学 基 金 西 部 能 源 重 大 研 究 计 划 重 点 和 面 上 项 目 ( 90410018 和 90510008) 、国家自然科学基金(29676045、20076051、50474066 和 20676142) 、教育部科学技术研究重点项目(104031) 、高等学校博士 学科点专项科研基金(98029016 和 20020290007) 、国家教育委员会 优秀年轻教师基金、 IET 青年教师基金、 煤炭科学基金 (93 加 410101) 、 煤炭工业科学技术发展项目基金(97-312) 、煤炭普通高校跨世纪学术 带头人培养对象基金、江苏省普通高校高新技术产业发展项目 (JHB05-33) 、江苏省自然科学基金(BK93136049)和江苏省六大人才 高峰培养对象基金。 第一作者简介 魏贤勇(1958—) ,男,工学博士,教授。电话 0516– 83885951;E–mail wei_xianyong@163.com。
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程耗费了巨额投资,带来的却是巨额亏损。 南非曾因受到制裁而以本国丰富的煤炭资源为 依托,开发了煤间接液化技术并使之工业化,但在 解除国际制裁后面临着是否继续发展煤间接液化技 术的问题。 就如同“纳米”成为热点一样,我国能源供应 紧张导致“煤变油”大行其道。然而,就煤的宝贵 程度和采煤付出的高昂而惨痛的代价及工艺过程欠 缺原子经济性而言, “煤变油”的确无异于“挖肉补 [13] 疮” 。 科学工作者需要用实事求是的科学态度看待热 点问题,能耗大、污染严重且产品附加值低是传统 的煤利用技术缺乏生命力的症结所在。与煤本身相 比,经化学反应后所得产物的组成往往更加复杂, 因而从中分离化学品也更加困难。仅以作为 1–苄 基萘的反应[14]为例,所得产物包括甲苯、萘、四氢 萘、2–苄基萘、1–苄基四氢萘、2–苄基四氢萘、 5–苄基四氢萘和 6–苄基四氢萘; 如果进一步深度 加氢,产物可多达 20 余种。因此,人们迄今尚难通 过加氢液化从煤中获取纯化学品。 Schobert 和 Song 站在煤化学和煤转化技术的前 沿, 评述了 21 世纪从煤获取化学品和材料需要采取 的技术路线[11]。他们认为一方面需要研究煤的定向 转化技术,一方面要设法从含有数百种乃至更多化 合物的煤焦油和煤液化油中分离化学品,可取的方 法是利用脱氢和脱烷基化反应,减少其中化合物的 种类。但值得注意的是,煤焦油和煤液化油在脱氢 和脱烷基化反应的同时不可避免地发生缩合等反 应;经脱烷基化反应后附加值较高的烷基芳烃转化 为无取代芳烃,也有得不偿失之虞。 随着“西气东输”工程的实施、三峡水利工程 的竣工、核电和海洋油气田的大规模开发、原煤价 格的迅速提高及人们环境保护意识的增强和国家对 环境质量的重视,中国的能源构成将会发生重大变 化。本文作者不赞成“今后相当长的时间内煤炭仍 然是我国的主要能源”的推断。可以预计,到本世 纪中叶,煤将不再占据我国能源的主导地位;煤失 去在我国能源中的主导地位将是我国国民经济步入 可持续发展轨道的重要标志。 随着轻质原油的大量消耗,世界原油重质化呈 日益加剧的趋势[15]。重油直接燃烧[16]污染严重,对 设备腐蚀及热能利用率低。利用重油的传统途径是 加氢和脱碳[17],但重油中的沥青质,特别是其中的 有机金属、硫和氮杂原子成分极易使加氢用的催化