【学术成果】朱建鲁教师团队在超重力脱碳研究方面取得新进展

近日，我院朱建鲁教授团队在超重力脱碳研究方面取得新进展，相关研究成果《Study on formation of methane hydrate in rotating packed bed》、《Decarbonization absorption of ship exhaust gas and solvent regeneration by a high-gravity method》、《Experimental and numerical simulation study on high gravity regeneration equipment with new built-in reboiler》发表在《Fuel》。《Study on the influence of operating parameters on the formation of methane hydrate in rotating packed bed》发表在《Journal of Pipeline Science and Engineering》。《Fuel》是能源研究领域的国际著名期刊（SCI 二区TOP）。《Journal of Pipeline Science and Engineering》是油气储运领域的国际著名期刊（SCI 二区）。论文主要作者为朱建鲁教授、博士研究生聂琦和硕士研究生李楠，ok138cn太阳集团为第一署名单位。该研究得到工业和信息化部基金项目和山东省自然科学基金项目联合资助。

（1）利用超重力设备快速生成水合物

利用快速生成水合物进行油田伴生气的回收具有处理工艺简单、海上工况适应性好、安全性高以及成本较低的优势。超重力设备体积小巧且传质效率高，因此适合于水合物的快速生成。通过独立设计的超重力设备进行实验，实验结果表明超重力因子和压力的增加可以显著提高水合物生成速率，最高可提升177%，最大气体储存密度可达148.88 V/V。填料类型对水合物形成速率有很大影，适当选择填料类型可使水合物生成速率提高20%。

（2）利用超重力设备对船舶尾气进行脱除与再生

船舶碳捕集技术是一种可以在短期内实施以减少船舶碳排放的技术。高重力反应堆体积更小，适合有限的船只空间，且能抵抗海洋震动，非常适合海上脱碳工艺。通过实验研究了液气体积比和转速对计算参数的影响，并根据实验数据改进了质量传递系数相关系数。研究了高重力法下脱碳吸收与再生的联系。实验结果表明高浓度胺液与高孔隙密度填料的组合对二氧化碳的吸收和再生过程有显著的促进作用。通过利用船舶烟道气余热可以显著降低再生能耗。

（3）旋转填料床与再沸器一体化设备实验与数值模拟

使用旋转填料床去除天然气中的二氧化碳，其具有体积小、重量轻的优点，特别适合深海天然气开采平台。针对再生效果差和高能耗问题，提出了一种内置再沸器的超重力再生设备。通过数值模拟和实验研究发现在不同超重力因子下，改进工艺的平均二氧化碳再生率比传统工艺高5.73%，吸收和再生过程的平均能量消耗比传统工艺低16.64%。在不同胺液流量下，改进工艺的二氧化碳再生速率比传统工艺高出6.96%。改进后的工艺吸收和再生能耗比传统工艺低15.00%。

（4）利用旋转填料床快速生成水合物的影响因素研究

利用甲烷水合物进行海上油田伴生气回收是一种非常有前景的节能减排方式，有利于缓解全球气候变暖。旋转填料床因其传热传质速率快、重量轻等独特优势，是海上油田伴生气回收的新型装置。研究结果表明，十二烷基苯磺酸钠、四氢呋喃和压力均能促进甲烷水合物的生成，而超重力因子较低的情况下能促进水合物的生成，较高的情况下抑制水合物的生成。