浅谈CO2的分离与回收

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1、浅谈C02的分离与回收摘要：由于石油、煤、犬然气等化石燃料的使用，排除了大量的C02含量逐年增加。据计算，目前每年排入大气的C02高达290亿吨，而约有一半的C02存留于大气Z中，工业化前空气中C02的浓度是280X10-6mol/l,现已高达360X10-6mol/loC02已造成严重的污染，引起全球的温室效应，温室效应引起的生态环境变化又威胁着人类的生存与发展。因此，防治C02浓度继续上升已成为保护地球环境的重要课题。关键词：C02分离回收中图分类号：TQ116.3文献标识码：A文章编号：1003-9082(2014)03-0277-01一、分离和脱除C02的意义及应用1.C02的温

2、室效应。近年来，被称为空中死神的“酸雨”已在我国长江以南广大地区频频降临，目前，酸雨区面积己占国土总面枳的近50%,并正在口益扩大。酸雨是指pll值小于5-6的雨雪或以其他方式形成的大量的大气降水，如雾、露、霜等，是一种严重的大气污染现象，主要是由空气屮的S02、C02等酸性气体溶入其屮而造成的。2•燃料中酸气的危害。天然气是重要的化工原料和清洁能源，人类的需要量不断增加。在能源结构中，我国天然气约占能源总量的2%,而国外的比例达20%。但是新采集的天然气通常含有6-14%C02和大于10%II2S(某些地区高达71%)。另外水煤气和高炉气中也都含有大量的酸性气体,这些酸性气体不仅影响商

3、品气体质量，而且在温度低时与其中的水分结合形成酸液，严重腐蚀设备、管线。3•三次采油屮的C02利用。石油采集屮由于压力不断下降，为提高采出率常采用注入C02的强化釆油技术（EnhancedoilRecovery,简称EOR）来提高石油采收率，近年在发达国家推广运行很快。高压C02注入油［T1后,有助于提高采油率，特别是经过一次和二次采油后的衰老油井，通过压入C02对残留在井下的石油可进行第三次开采。但被采集到石油及泾类气体屮含冇相当高浓度的C02（—般50-80%）,为了降低采油成本，提高采油量，必须从伴生气中把C02分离出来再注入油中，而回收和分离C02直接关系到石油产品的质量和成本。

4、4•封闭场所C02的脱除。在密封或半密封的可居住环境中（如潜艇及空间站），不断除去由生理活动产生的C02非常重要。即从呼出空气中分离高浓度的C02、循坏利用有限空间也是一个相当重要的课题。5.碳资源。20世纪70年代的全球能源危机使人们已清楚的认识到地球上的矿产资源是有限的，目前世界上应用最广的碳源一石油与天然气到下世纪中叶将枯竭，必须有新碳源补进去，而丰富的C02完全可以作为新碳资源。另外C02未做碳源，其最大优点是可以同时解决由C02累计后产生的温室效应问题，使地球上C02达到良性循坏，所以C02的利用越来越受到人们的重视，许多国家都在研究把C02作为“潜在碳资源”加以利用。世界上许

5、多国家对C02的资源利用十分重视，如加拿大、美国、英国和口本等积极开展回收和转化C02的研究工作，有的国家还通过立法（如挪威对排放C02征税）及国家财政支持引导人们加快C02转化工作的开展。因此C02的脱除和分离已成为关于能源和环境的重耍课题，如何降低C02排放量使之变废为宝，实现英分离回收与综合利用，已成为本世纪最为重要的能源与环境的问题之一。二、C02的分离与回收技术工业±C02的分离回收技术种类很多，归纳起来，可分为以下几种：吸收法、吸附法、深冷法和膜法。1•吸收法：吸收法可分为物理吸收和化学吸收。物理吸收法是在加压下用冇机溶剂对酸性气体进行吸收来分离和脱除酸性成分，并不发生化学反

6、应。溶液的再生通过降低实现，因此所需再生能量相当少。该法关键是确定优良的吸收剂。所选的吸收剂必须对C02的溶解度大，选择性好，沸点高，无腐蚀，性能稳定。典型的物理吸收法有shell公司的环丁枫法、Norton公司的聚乙醇二甲醴法、Lurgi公司的甲醇法，另外还有N—甲基毗咯烷酮法和粉末溶剂法（所用溶剂为碳酸丙烯脂）等。化学吸收法使原料气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应。C02被吸收至溶剂中称为溶液。富液进入脱吸塔加热分解出C02从而达到分离回收的目的。所用的化学溶剂一般是K2CO3水溶液或乙醇胺类的水溶液，化学吸收法的关键是控制好吸收塔和解吸塔的温度与压力。2.吸附法：吸附法是利用固态吸

7、附剂对原料混合屮的C02选择性可逆吸附作用来实现分离回收的。吸附法有两种，一种是加压将吸收剂和含C02的混合气体接触，选择吸附C02后加压将吸附的C02脱附，此法称变压吸附法（PSA）；另一种是在低温下将吸附剂和含C02的混合气体接触，选择吸附C02后,加热将吸附的C02脱附,此法称变温吸附法（TSA）o目前TSA法占人多数，常用的吸附剂有天然沸石，分子筛，活性氧化铝，硅胶，活性碳等。3•低温蒸憾法：低温蒸憾法即深冷法，是低温下将混