为提高天然气水合物开采耦合重整制氢系统能效，对系统进行了工艺设计及建模，并建立了能效评估和经济性分析模型。围绕重整过程中燃料供热或电重整的选择，电重整中是否集成海上风电，H2分离过程中膜分离或醇胺法的选择，对比了不同技术方案下系统的?效比和年度总费用。结果表明，系统C重整单元采用电重整，未集成海上风电，分离单元采用膜分离，其?效比最高(2.25)。系统B重整单元采用燃料供热，分离单元采用膜分离，年度总费用最低(5803.91×106 CNY/a)。系统F集成了海上风电，分离单元采用醇胺法，年度总费用最高(5862.09×106 CNY/a)，比经济性最好的系统B仅高约1.0%，但系统能效更高。这说明膜分离和海上风电应用于水合物开采平台，在能效和经济性方面都具有较大潜力。

为提高天然气水合物开采耦合重整制氢系统能效，对系统进行了工艺设计及建模，并建立了能效评估和经济性分析模型。围绕重整过程中燃料供热或电重整的选择，电重整中是否集成海上风电，H2分离过程中膜分离或醇胺法的选择，对比了不同技术方案下系统的?效比和年度总费用。结果表明，系统C重整单元采用电重整，未集成海上风电，分离单元采用膜分离，其?效比最高（2.25）。系统B重整单元采用燃料供热，分离单元采用膜分离，年度总费用最低（5803.91×10～6 CNY/a）。系统F集成了海上风电，分离单元采用醇胺法，年度总费用最高（5862.09×10～6 CNY/a），比经济性最好的系统B仅高约1.0%，但系统能效更高。这说明膜分离和海上风电应用于水合物开采平台，在能效和经济性方面都具有较大潜力。

Although zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs) have bright prospects in wide fields like gas storage/separation, catalysis and medicine, etc., their large-scale applications are bottlenecked by the absence of their low-cost commercial production technique. Here, we report an unconventional method suitable for environmentally friendly and low-cost mass-production of ZIFs. In this method, taking the synthesis of ZIF-8 as an example, ZnO was used instead of Zn(NO3)(2) in traditional solvent synthesis methods and CO2 was introduced to dissolve ZnO in aqueous solution of 2-methylimidazole (HMeim) and form water soluble salt ([ZnMeim](+)[MeimCOO](-)) at room temperature. Then, by removing CO2 through heating or vacuuming, Meim-ions are produced and instantaneously assemble with [ZnMeim](+)s to generate ZIF-8 without any byproduct. Due to the absence of strong acid anions (such as NO3- and Cl- et al.) in solution, the washing of filter cake required in the conventional approaches could be omitted and the filtrate containing only water and HMeim could be reused completely. This method is really green as no waste gas or liquid generates because CO2 and water could be recycled perfectly. It overcomes almost all bottlenecks occurred in commercial production of ZIF-8 when using traditional methods. A pilot plant was established for mass-production of ZIF-8 and hundreds kilograms of ZIF-8 was produced, which indicates that the new method is not only environmentally friendly but also low cost and commercial accessibility. It is expected that the new method would open an avenue for commercial applications of ZIFs. (c) 2021 Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences. Publishing services by Elsevier B.V. on behalf of KeAi Communications Co., Ltd. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

余热回收利用和开发新能源是解决目前能源问题的两条途径。针对温度不同的低温余热资源选择合适的余热利用方案对提高余热资源的利用率具有实际意义。然而,目前对于余热回收系统的集成方法尚不完善,已有的能量性能指标对于不同利用目的的余热回收系统并不适用。在开发新能源方面,天然气水合物资源被认为是未来潜在的新型可持续能源。采用CO2/H2置换开采天然气水合物耦合甲烷重整制氢过程的新方法可以提高置换开采效果,降低采出气的分离成本,同时可以实现CO2地质封存。然而目前对于该开采方法的能效和经济情况仍然缺乏深入的研究,并且水合物开采耦合制氢过程中存在大量的余热,高效的余热回收系统集成是提高系统能效的关键之一。为了实现余热资源的合理利用和水合物资源的高效开采,本文主要研究内容如下:考察了温度不同的低温余热资源对卡琳娜循环和溴化锂吸收式制冷循环的影响,通过对两种余热利用方式的分析与比较,确定了卡琳娜循环和吸收式制冷循环在不同余热温度下的优化工况。为了合理比较两种循环的能量性能,将吸收式制冷产生的冷量折合为同样冷量下蒸汽压缩式制冷所需的功量,采用功量作为统一的基准。对比结果表明:当热源温度在100～175℃之间时,使用吸收式制冷循环较好;当余热温度为175～200℃时,余热利用方式优先考虑卡琳娜循环。对于100℃以下的余热可用热泵技术进行回收,本研究提出了一种新的（火用）经济评价指标来辅助工业热泵的筛选。该指标EPC（即单位总投资的（火用）损失）基于热力学第二定律衡量每种类型热泵的（火用）性能,并考虑经济影响,能够适当地平衡工艺和热泵技术之间的热力学和经济性能。此外,本文还建立了一种基于夹点分析,并将工业热泵集成到工业过程中的系统方法。采用AspenPlus建立了热泵过程模型,分析了不同余热温度和温升对热泵选择的影响。首先以炼油厂催化剂重整装置为例,验证了该方法的适用性,并比较了三种热泵在不同余热改造方案下的节能性和经济性。结果表明,基于新指标的热泵选择比基于传统指标的热泵选择具有更好的热性能和经济性能。最终得到的热泵筛选图可以简化热泵集成过程。提出的热泵集成方法可以进一步应用到其他过程的低温余热回收系统中。建立了CO2/H2置换开采天然气水合物耦合重整制氢系统,设计了膜分离和醇胺法吸收脱碳分离两种方案,即膜分离系统和氢气保压提纯系统,利用AspenHYSYS进行建模和模拟,同时考虑利用直接热利用技术进行余热回收系统集成和换热网络优化,以提高系统能效。对于膜分离系统,对开采注入气组成不同的三种注采方案进行了技术经济性分析与比较,并通过两个不同的系统边界对天然气水合物开采耦合重整制氢系统和重整制氢子系统进行了（火用）分析及对比。进行能量集成优化后的耦合开采系统的（火用）效比为1.54,甲烷重整制氢子系统的（火用）效率为0.62。考察了工艺操作参数,水碳比,开采注入气和采出气组成,注入气压力以及碳税对系统性能的影响。对于氢气保压提纯系统,部分重整转化气直接回注,氢气实现保压提纯,对该方案进行了操作参数分析和热泵集成优化以提高能效,最后与膜分离系统进行了能效和经济性评价。经热泵集成优化后的氢气保压提纯系统的（火用）效比为1.29,比优化前提高55%。优化后的氢气保压提纯系统的部分年度费用最低,为5.58MM$/y。建立了电加热重整单元模型和海上风力发电模型,并通过对CO2/H2置换开采天然气水合物耦合甲烷重整制氢系统选择不同的重整反应器和分离工艺,以及对系统是否集成风力发电单元,进行了不同路径的工艺设计及模拟。天然气水合物开采耦合重整制氢系统的能效分析对比结果表明重整单元采用电重整,不考虑风力发电,分离单元采用醇胺法的系统D的（火用）效比最小,为1.15。集成风力发电后的天然气水合物开采耦合重整制氢系统的能效最高。从经济性对比分析可以发现,不同系统的总年度费用相差不大,TAC最高的系统比TAC最低的系统仅相差1%。