二氧化碳捕集技术的思路与方法

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1、二氧化碳捕集技术的思路与方法司南武宇国核电力规划设计研究院北京100095摘要：全球变暖的日益加剧引起了人们对二氧化碳减排的关注。对于燃用化石燃料所释放出的二氧化碳气体，二氧化碳的捕集与封存技术是一种有效的减排手段。本文对于目前二氧化碳捕集技术常用的燃烧前捕集、燃烧后捕集、氧燃料燃烧三种主流技术思路进行了论述。同时介绍了吸收法、吸附法、膜分离法等具体的捕集方法。关键词：二氧化碳捕集；吸收法；吸附法；膜分离法Abstract:Thereisgrowingconcernthatanthropogeniccarbondioxide(CO2)emissionsarecontributin

2、gtoglobalclimatechange.ThecaptureandstorageofCO2isgainingattentionasanoptionforlimitingCO2emissionsfromtheuseoffossilfuels.ThisarticlereviewsthecurrentstatusofthedevelopmentofCO2separationandcaptureresearchandengineering.ThreepopularCO2capturefromcoal-derivedpowergenerationpathways(post-combu

3、stioncapture,pre-combustioncapture,andoxy-combustion)areintroduced.Varioustechnologies,suchasabsorption,adsorption,andmembraneseparationarealsodiscussed.keywords:Carbondioxidecapture;absorption;adsorption;membraneseparation中图分类号：TQ116.3文献标识码：A文章编号：1.发展CO2捕集技术的目的和意义《京都议定书》第一期承诺将于2012年到期，然而在哥本哈

4、根会议至今的历次世界气候大会上，各国在责任划分上尚未达成有效的共识。这场发展中国家与发达国家之间的博弈也许仍要继续，但是温室效应带来的全球变暖及其引发的一系列环境问题，无时无刻不提醒着世界各国高度关注二氧化碳减排问题。根据《京都议定书》中的规定，温室气体包含二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4)，氧化亚氮(N2O)，氟氯碳化物(CFCs)，全氟碳化物(PFCs),六氟化硫(SF6)等6种。在所有温室气体中，CO2对全球变暖应负主要责任，占60%以上，甲烷占20%，N2O、氯氟烃等工业气体和臭氧占剩下的20%。因此，控制温室效应和全球气候变化，关键是控制CO[1]2的排放。因此，随着《

5、京都议定书》第二承诺期的到来，中国承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%，这显然要承受巨大的国际压力，同时也意味着开发减排CO2的新技术和新方法已成为中国必须面对的课题。CO2的排放，主要来自工业生产与汽车、飞机、轮船的废气排放和煤炭、石油、天然气等化石燃料的燃烧排放。其中化石燃料燃烧是最主要的排放来源，占到70%。我国的能源结构以煤炭为主，燃煤所排放的CO2成为减排的重点。常规燃气、燃油、燃煤烟道气的组成(体积分数)如下:N282%~89%,CO28%~15%,O23%~5%,少量SO2和NOX[2]。从排烟中分离CO2将使电厂热效率降低7%

6、~29%,大幅度增加发电成本,造成这种损失的主要原因是:在较低的压力下,从以氮气为主要成分的混合气体中分离较低浓度的CO2气体的难度很大[3]。另一方面，CO2又是重要的化工原料，市场对CO2的需求量很大,如可用于生产干冰、食品CO2气、焊接保护气、烟丝膨胀剂。在化学工业中,CO2已大量用于生产甲醇、尿素、纯碱等产品[4]。在石油开采领域，CO2气驱强化采油（EOR）也已经成为一项比较成熟的技术，既提高了原油的开采量，又可以在油井中部分贮存CO2，基于同样原理的强化煤层气开采技术（ECBM）也已处在工程实验阶段[5]。综上所述，从环保和碳源利用的角度考虑，开发经济、实用的CO2捕

7、集分离技术有着十分重要的意义和广阔的市场前景。2.CO2减排技术思路2.1.主要技术思路CCS(CarbonCaptureandStorage)碳捕集与封存技术是目前公认的减排CO2的有效手段，虽然它的广泛应用仍要几十年才能实现，但是为了保护人类免遭气候变化所带来的环境影响，它仍然是一项首选的长期技术政策。因此开发低能耗低成本的CCS技术具有环境和经济双重效益[6]。目前的CCS技术会使发电成本提高50%，而CO2的捕集占整个CCS应用成本的75%[7].目前国际上普遍研究的技术