二氧化碳捕集探究进展和对策建议

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1、二氧化碳捕集探究进展和对策建议　　摘要：指出了全球极端天气频发，CCS是应对气候变化问题最具发展前景的解决方案之一。国内外目前CO2捕集主要有3条技术路线：燃烧前分离、燃烧后分离和富氧燃烧脱碳。其中，燃烧后捕集技术较成熟，主要有溶剂吸收法、膜分离法、吸附法和低温分离法。国内正在运行的二氧化碳捕集示范工程中，电厂CO2捕集主要的源头，以燃烧后捕集方式为主，年减排量在万吨级别。碳捕集技术的研究主体主要集中在油气行业、煤炭行业和电力行业。中国已量化2020年的温室气体减排目标，可以预见中国石油石化行业未来将承担相应的减排任务。传统石油天然气生产商在开发利用CCS

2、技术方面具有先天优势，中国石油石化行业应把握时机促进国家在CCS相关利好政策的出台，重视技术研发与国际合作，降低高昂成本。关键词：二氧化碳；碳捕集；燃烧后捕集；化学吸收法中图分类号：X701文献标识码：A文章编号：1674-9944（2013）01-0060-031引言10全球极端天气频发，气候变化问题备受关注。2010年全球化石能源温室气体排放已达306亿t，较2002年的235亿t大幅增长，新增排放主要来自发展中国家。气候变化谈判举步维艰，我国面临国际巨大减排压力。我国政府提出，到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。“

3、十二五”规划进一步要求，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降17%。2011年6月国家发改委提出设置重点行业能耗总量“天花板”。石油和天然气工业大约占全球CO2排放量的6%国际水平[1]。根据中科院研究成果，我国工业二氧化碳排放量中，石油加工、炼焦及核燃料加工业排第二位，占二氧化碳排放总量的比例为15.7%[2]。同时，石油行业还是我国能源结构调整的重要依托，因此我国石油石化行业大力发展低碳经济具有重要现实意义和战略意义。CO2减排是一项系统工程。减排途径包括节能、发展低碳能源（如核能和可再生能源等）、增加生物碳汇、CO2捕集和封存（CO2capt

4、ureandstorage，简称CCS）等，其中CCS10是应对气候变化问题最具发展前景的解决方案之一[3]。根据经济合作发展组织（OECD）和国际能源署（IEA）数据显示，现有电厂二氧化碳年排放量约106亿t，占全世界排放总量的40.6%，其中燃煤电厂76亿t，占发电行业排放量的72%。因此，对电厂二氧化碳进行捕集是缓解二氧化碳排放危机的有效手段，同时还能通过回收有价值副产品而降低减排成本。在CCS过程中，CO2捕集技术成本高昂，是目前研究的重点，因此本文对目前国内外CO2捕集技术的研究进展进行总结和展望。2国内外二氧化碳捕集技术现状目前国内外CO2捕集

5、主要有3条技术路线：燃烧前分离、燃烧后分离和富氧燃烧。（1）燃烧前分离，此技术适合煤气化联合发电厂（简称IGCC）；从长远看，IGCC电厂采用燃烧前捕集会有优势，因为IGCC电厂有更高的浓度和气压，收集CO2能耗会降低；但是大规模地进行燃烧前CO2捕集，要先建IGCC电厂，本身投资很高，目前国内工业化应用还不实际。（2）燃烧后分离，这种技术较成熟，适合于燃煤电厂，但目前能耗高、成本高；如果实现设备国产化、通过优化改进现有工艺技术等办法，成本和能耗是有降低潜力的；国内要实现电厂的减排，在20年内这种技术应该是最适合的，因此下文中主要对此类技术详细介绍。（3）

6、富氧燃烧，属于改造技术，结合了燃烧前和燃烧后技术；用富氧空气作为氧化剂能够提高燃烧后气体的CO2浓度，捕集起来更容易；但是所面临的问题是制氧的能耗较高，另外还要对锅炉进行改造。以上3类技术的特点和发展现状如表1所示。现有电厂、炼厂等烟气中CO2燃烧后捕集技术主要有溶剂吸收法、膜分离法、吸附法和低温分离法。10溶剂吸收法又分为物理吸收法和化学吸收法。物理吸收法是以有机化合物作为溶剂，在高压低温下使CO2组分溶解于溶剂内，吸收CO2的溶剂又在低压、高温下释放CO2，使溶剂恢复吸收能力，脱碳过程可循环操作，常用的物理吸收法有Flour法、Selexol法和低温甲

7、醇法。化学吸收法是利用一种含碱或碱性溶液来吸收天然气中的酸性气体，经过加热再释放出CO2，使吸收溶剂再生恢复活性。常用的吸收剂有两大类：醇胺类和碳酸钾复合溶液。目前国际上研究常压二氧化碳捕集技术，大多采用吸收法捕集技术，包括加拿大雷吉纳大学和日本三菱重工等多套实验示范装置，研究的主要方向是吸收溶剂的研发、捕集设备性能的提高和过程优化节能技术。另外，氨法是近几年得到广泛开发的CO2捕集技术[4]。氨法的CO2吸收分离原理与醇胺法相似，在水溶液中氨与CO2反应生成碳酸铵，过量的CO2则可生成碳酸氢铵。当烟气中含有SO2和NOX时，氨水还可以与其反应生成硫酸铵和

8、硝酸铵成为该工艺的副产品。阿尔斯通公司开发了基于氨的新工艺。氨水工