燃烧前CO2分离技术 燃烧前CO 捕获分离CO2技术 捕获分离CO 捕获封存技术(CCS) 捕获封存技术(CCS) CO2的矿石碳化和工业利用技术
该技术是利用空分系统获得富氧甚至纯氧 ， 该技术是利用空分系统获得 富氧甚至纯氧， 富氧甚至纯氧 再与纯的CO 再与纯的CO 2以一定比例混合后送入炉膛与 燃料混合燃烧。 这样由于除去了氮 除去了氮， 燃料混合燃烧 。 这样由于 除去了氮 ， 就可 以在排放气体中产生高浓度的CO 和水， 以在排放气体中产生高浓度的CO2和水，通 过烟气再循环装置去稀释纯氧， 过烟气再循环装置去稀释纯氧 ， 重新回注 燃烧炉。 燃烧炉。
又称分子筛法， 又称分子筛法 ， 利用不同的聚合材料对不同的气体 渗透率， 具有不同的渗透率 具有不同的 渗透率 ， 将 CO 2从锅炉尾部烟气中分离出 来的方法。 来的方法。 其最大优点 在于投资少 ， 结构简单 ， 操作方便 。 工 其最大 优点在于投资少 结构简单， 操作方便。 优点 在于投资少， 业上常见的分离CO 的膜有醋酸纤维膜、 业上常见的分离 CO 2 的膜有醋酸纤维膜 、 乙基纤维素 聚苯醚等。这些膜对于CO 现出良好的渗透性。 膜 、 聚苯醚等 。 这些膜对于 CO2 现出良好的渗透性 。 随着高分子材料科学的不断发展， 随着高分子材料科学的不断发展 ， 膜分离技术将不 断完善，成为CO2的捕获分离的又一重要手段。 断完善，成为CO 的捕获分离的又一重要手段。
许多地下的含水层含有 盐水, 不能作为饮用水, 盐水 , 不能作为饮用水 , 但二氧化碳可以溶解在 水中, 水中 , 部分与矿物慢慢发 枯竭油气藏 生反应, 形成碳酸盐, 余 生反应 , 形成碳酸盐 , 实 油 二氧化碳溶解于剩 现二氧化碳的永久埋存。 现二氧化碳的永久埋存 。 或水中, 或水中 , 或者独立滞留在 孔隙中。枯竭油气藏在 埋存二氧化碳的同时提 高其采收率, 高其采收率 , 可实现经济 开发与环境保护的双赢。
• 矿石碳化是利用化学反应将CO 2 转化为固体 矿石碳化是利用化学反应将 无机碳酸盐。 无机碳酸盐 。 工业利用是直接或者以生产 各种含碳化学物填料形式加以利用。 各种含碳化学物填料形式加以利用。 • 工业上对CO2的利用包括CO2作为反应物的生 化过程,例如, 化过程,例如, 在尿素和甲醇生产中利用CO 2 的生化过程, 的生化过程,以及各种直接利用CO2的技术应 比如作为萃取溶剂、制冷剂、中和剂、 用,比如作为萃取溶剂、制冷剂、中和剂、 干洗剂、饮料和灭火材料等应用。 干洗剂、饮料和灭火材料等应用。
• 吸附分离技术是利用 多孔固体颗粒选择性 吸附分离技术是利用多孔固体颗粒 选择性 多孔固体颗粒 的吸收流体中一种或几种组分， 的吸收流体中一种或几种组分 ， 从而使流 体混合物得以分离， 接着通过变温或变压 体混合物得以分离 ， 接着通过 变温或变压 解吸方法完成吸附-脱附循环操作的技术 方法完成吸附 操作的技术。 的解吸方法完成吸附-脱附循环操作的技术。 • 固体吸附分离是基于气体与吸附剂表面上 固体吸附分离是基于 气体与吸附剂表面上 活性点之间的分子间引力实现的 实现的。 活性点之间的分子间引力实现的。CO 2的吸 附剂一般为一些特殊的固体材料, 沸石、 附剂一般为一些特殊的固体材料 , 如 : 沸石 、 活性碳、 分子筛等。 活性碳 、 分子筛等 。 吸附过程又分为变压 吸附(PSA)和变温吸附(TSA) (PSA)和变温吸附 吸附(PSA)和变温吸附(TSA) • 工业应用中较多使用的是变压吸附分离技 术。
低温分离法是在31 ℃ 39MPa MPa下 低温分离法是在 31℃ 和 7 . 39 MPa 下 , 或 31 12~23℃ 59~ MPa下 在12~23℃和1.59~2.38 MPa下,二氧化 碳具有液化 的特性。 液化的特性 碳具有 液化 的特性 。 低温法利用二氧 化碳这一特性对烟气进行多级压缩和 化碳这一特性对烟气进行 多级压缩和 冷却, 使二氧化碳液化, 冷却 , 使二氧化碳液化 , 从而达到分离 的目的。此方法优点 优点是 的目的。此方法优点是CO2 分离效率和 纯度都很高,不过由于多次压缩等原因, 纯度都很高,不过由于多次压缩等原因, 此方法的能耗非常高。 能耗非常高 此方法的能耗非常高。
通过吸附剂在一定条件下对CO2进行选择性吸附， 通过吸附剂在一定条件下对CO2进行选择性吸附， CO2进行选择性吸附 再将CO2解析分离的方法。 CO2解析分离的方法 再将CO2解析分离的方法。常用的吸附剂有活性 沸石、硅胶、分子筛等。 炭、沸石、硅胶、分子筛等。 按照改变的条件，吸附法又可分为：变电吸附 按照改变的条件，吸附法又可分为： (ESA)、变压吸附(PSA) 变温吸附(TSA) (PSA)、 (TSA)等 (ESA)、变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)等。
目前已采用减压法开采煤 层气, 但采收率只有50 50% 层气 , 但采收率只有 50 % 。 深海埋存 注入二氧化碳后, 注入二氧化碳后 , 二氧化碳 两种方式: 两种方式 : 一是使用陆上的管线或移 可置换出煤层气， 可置换出煤层气 ， 使更多 动的船把二氧化碳注入15000 深度, 动的船把二氧化碳注入15000 m 深度, 的甲烷被采出, 的甲烷被采出 , 同时二氧化 这是二氧化碳具有浮力的临界深度, 这是二氧化碳具有浮力的临界深度 , 碳被吸附。 碳被吸附 。 煤层可吸附2 在这个深度二氧化碳能有效地被溶 煤层可吸附 2 倍 于甲烷的二氧化碳。 于甲烷的二氧化碳。 解和被驱散； 解和被驱散 ； 二是使用垂直的管线m 深度, 将二氧化碳注入到30000m深度 ,由于 30000 二氧化碳的密度比海水大, 二氧化碳的密度比海水大 , 二氧化碳 不能溶解, 只能沉入海底, 不能溶解 , 只能沉入海底 , 形成二氧 化碳液体湖
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燃烧前CO 分离技术主要是指在燃料燃烧前, 燃烧前 CO 2 分离技术主要是指在燃料燃烧前 , 将碳从燃料中分离出去, 将碳从燃料中分离出去,参与燃烧的燃料主要 从而使燃料在燃烧过程中不产生CO 是H2,从而使燃料在燃烧过程中不产生CO2。
• 吸收法：物理吸收和化学吸收 吸收法： • 物理吸收是指利用那些对CO2具有较大溶解 物理吸收是指利用那些对CO 具有较大溶解 有机溶剂做吸收剂 通过对CO 做吸收剂， 度的有机溶剂做吸收剂，通过对CO2的加压 要求其具有无腐蚀性、南宫28下载 要求其具有无腐蚀性、无 让其溶解到该溶剂内，再通过减压 溶解到该溶剂内 减压让 让其溶解到该溶剂内，再通过减压让CO2释 出来，通过这样的交替方式完成CO 放出来，通过这样的交替方式完成CO2的捕 毒性和良好的化学稳定性 获分离。 获分离。 • 化学吸收法是指二氧化碳与吸收剂进行化 化学吸收法是指二氧化碳与吸收剂进行化 学反应而形成一种弱联结的化合物。 而形成一种弱联结的化合物 学反应而形成一种弱联结的化合物。常用 该方法适用于大流量低浓度CO 该方法适用于大流量低浓度CO2的分离回收 的吸收剂为碳酸钾，氨水和醇胺等。 的吸收剂为碳酸钾，氨水和醇胺等。
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从理论上讲,海洋和地层可以贮藏人类在几千年 几千年间 从理论上讲,海洋和地层可以贮藏人类在几千年间 生产的二氧化碳。 生产的二氧化碳。 二氧化碳封存包括3个环节： 二氧化碳封存包括3个环节： 1 、 分离提纯 , 在二氧化碳排放源头利用一定技术 分离提纯, 分离出纯净的二氧化碳； 分离出纯净的二氧化碳； 运输, 2 、 运输 , 将分离出的二氧化碳输送到使用或埋存 二氧化碳的地质埋存场所； 二氧化碳的地质埋存场所； 3、埋存,将输送的二氧化碳埋存到地质储集层/构 埋存,将输送的二氧化碳埋存到地质储集层/ 造或海洋。 造或海洋。
