二氧化碳捕集技术的研究进展

２０１　１年第６期　中国非金属矿工业导刊　总第９３期　

【行业发展】　

二氧化碳的捕集及资源化研究进展　

闰平科，王来贵　

（辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁阜新１　２　３０００）　

【摘要】阐述了二氧化碳各种捕集方法，分析了各方法的优缺点及适应性，为分离回收利用二氧化碳提供了技术依　据，并指出了二氧化碳的应用前景。通过资源化利用的方式将ＣＯ　转化成为具有工业利用价值的产品，无疑是一种较为理想　的减排方式。　【关键词】二氧化碳；捕集；资源化　【中图分类号】Ｘ５１１　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００７—９３８６（２０１１）０６－０００４－０３　

Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ｃａｐｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｏｆ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｄｉｏｘｉｄｅ　

ＹＡＮ　Ｐｉｎｇ—ｋｅ，ＷＡＮＧ　Ｌａｉ—ｇｕｉ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｘｉｎ　１２３０００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃａｐｔｕｒｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ＣＯ２　ｗｅｒｅ　ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆｔｈｅｓｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｒｅｃｌａｉｍ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ　ｗａｓ　ｏｆｆｅｒｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ａｓ　ａ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ＣＯ２　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｖｅ￣ｅｄ　ｔｏ　ｖａｌｕａｂｌｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ａｎｄ　ｔｈｉｓ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ　ｐａｔｈｗａｙｓ　ｆｏｒ　ＣＯ２　ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ；ｃａｐｔｕｒｅ；ｒｅｓｏｕｒｃｅ　

第５期

收稿日期：２０１８－０１－１７作者简介：赵　毅（１９５６—），男，博士生导师，主要从事大气污染治理相关研究；通讯作者：曾韵洁（１９９１—），女，硕士研究生，主要从事大气污染治理研究工作。燃煤电厂二氧化碳捕集技术赵　毅，曾韵洁（华北电力大学，河北保定　０７１０００）摘要：对现阶段我国燃煤电厂的ＣＯ２捕集及封存技术进行了介绍，对ＣＯ２资源化技术进行了简介。关键词：ＣＯ２；捕集与封存技术；燃煤电厂中图分类号：Ｘ７８４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）０５－０１５５－０３ＣａｒｂｏｎＤｉｏｘｉｄｅＣａｐｔｕｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｏａｌ－ｆｉｒｅｄＰｏｗｅｒＰｌａｎｔＺｈａｏＹｉ，ＺｅｎｇＹｕｎｊｉｅ（ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ　０７１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｃａｐｔｕｒｅａｎｄｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｃｏａｌ－ｆｉｒｅｄｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｓａｔｐｒｅｓｅｎｔａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｏｍｅｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ；ｃａｐｔｕｒｅａｎｄｓｔｏｒａｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｃｏａｌ－ｆｉｒｅｄｐｏｗｅｒ 目前，我国已成为了世界上经济增长最快的国家之一，随着工业化和城市化进程的加快，煤炭资源消费量和ＣＯ２排放量也随之大幅增加，统计数据显示２０１０年全球二氧化碳排放总量高达３３１．５８４亿ｔ，而中国则以８８．３２５亿ｔ位居世界首位［１－２］。中国正在努力减少化石燃料的使用和降低ＣＯ２排放量，中国政府已经郑重承诺，在保证社会经济健康发展的同时，严格控制碳排放量［３－４］。我国是世界第二大的电力生产国，其中火力发电发电量占总发电量的７５．４％，在这一过程中排放出的ＣＯ２量是巨大的，２０１０年电力行业ＣＯ２排放量约为３５．７７亿ｔ，表１为２０１０～２０１４年我国火力发电装机容量以及发电量总量及比例［５］。尽管我国火力发电装机容量比重在逐年下降，新能源发电占比不断上升，但短时间内以煤炭为主的能源消费结构不会发生改变，为完成我国２０２０年ＣＯ２减排任务，“十二五”期间电力行业通过发展非化石能源、降低供电煤耗和线损等措施累计减排ＣＯ２约１７．４亿ｔ，虽然中国电力行业ＣＯ２减排已经取得一定成效，但是离减排目标还有较大差距，因此研究电力企业特别是火力发电的的ＣＯ２节能减排技术具有重大意义，有关燃煤烟气ＣＯ２的捕集以及资源化利用已成为我国环境保护领域的关注的重点。表１　２０１０～２０１４年我国火力发电装机容量及发电量Ｔａｂｌｅ１　２０１０～２０１４Ｃｈｉｎａｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ年份总装机量／ＧＷ火力发电装机／ＧＷ所占比重／％总发电量／ＧＷ火力发电量／ＧＷ所占比重／％２０１０９６６４１７０９６７７３．４４２２７８３４１６６８０．８２０１１１０６２５３７６８３４７２．３４７３０６３９００３８２．４２０１２１１４６７６８１９６８７１．５４９６８５３９２５５７８．７２０１３１２５７６８８７００９６９．２５３７２１４２２１６７８．６２０１４１３７０１８９２３６３６７．４５６０４５４２２７４７９．４１　燃煤电厂ＣＯ２捕集技术燃煤电厂捕集二氧化碳的技术路线主要分为三类，即燃烧前捕集、燃烧中捕集以及燃烧后捕集。１．１　燃烧前ＣＯ２捕集燃烧前捕集ＣＯ２的方法主要运用于ＩＧＣＣ电厂中。该工艺首先将煤炭与空气或者氧气混合后汽化，生成由ＣＯ和氢气组成的混合气体。待混合气体冷却后，在催化转化器中与蒸汽发生反应，其中的ＣＯ转化为ＣＯ２，并产生更多的氢气。然后，ＣＯ２被分离出来，氢气则作为燃气联合循环系统的燃料送入燃气轮机，进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电［６－７］。燃烧前ＣＯ２捕集流程如图１所示。图１　燃烧前ＣＯ２捕集流程Ｆｉｇ．１　Ｐｒｅ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎＣＯ２ｃａｐｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓ１．２　燃烧中ＣＯ２捕集燃烧中ＣＯ２的方法是通过富氧燃烧发电的方式。富氧燃烧捕集是指燃料在氧气和ＣＯ２的混合气体中燃烧，燃烧产物主要是ＣＯ２、水蒸汽以及少量其他成分。该方法利用空气分离获得的氧气和部分循环烟气的混合物来代替空气并与燃料组织燃烧，以烟气中的ＣＯ２来替代助燃空气中的氮气，这样能使排·５５１·赵　毅，等：燃煤电厂二氧化碳捕集技术山　东　化　工烟中的ＣＯ２浓度大为提高（９５％以上），可直接回收ＣＯ２因而大幅度降低脱碳成本［８］。燃烧中ＣＯ２捕集流程如图２所示。图２　燃烧中ＣＯ２捕集流程Ｆｉｇ．２　ＯｘｙｇｅｎｅｎｒｉｃｈｅｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎＣＯ２ｃａｐｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓ１．３　燃烧后ＣＯ２捕集目前国内外研究燃烧后ＣＯ２捕集技术的相关文献报道很多，相关的ＣＯ２捕集技术已经基本成熟主要包括吸附法、吸收法、膜分离法捕集等。１．３．１　吸附法吸附法是利用性能较好的吸附剂选择性捕集混合气体中的ＣＯ２，来达到分离提纯ＣＯ２的目的。吸附法可分为变压吸附法（ＰＳＡ）、变温吸附法（ＴＳＡ）、变温变压吸附法（ＴＰＳＡ），具体是利用吸附剂对于ＣＯ２的选择性和可逆吸附作用来分离吸收烟气中的ＣＯ２。其中，ＰＳＡ技术在工业上应用广泛，以多孔性材料为吸附剂，主要材料有分子筛、活性炭、沸石、硅胶［９］等。１．３．２　吸收法吸收法吸收ＣＯ２可分为物理吸收以及化学吸收。是目前最典型的燃烧后ＣＯ２捕集方法。物理吸收法是利用烟气中的ＣＯ２在吸收剂中的溶解度较大从而达到去除目的的方法［１０］。某些物理吸收法在加压和低温条件下吸收ＣＯ２，溶液再生靠减压解析，而不是加热分解，降低了能耗，具有一定的实际应用前景。燃烧后ＣＯ２捕集流程如图３所示。图３　燃烧后ＣＯ２捕集流程Ｆｉｇ．３　ｐｏｓｔ－ＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＣＯ２Ｃａｐｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓ化学吸收法是电厂吸收ＣＯ２研究最早、目前使用范围最广泛的ＣＯ２捕集方法。该法是利用ＣＯ２与吸收剂在吸收塔内的化学反应而进行ＣＯ２富集，并通过一定反应来解吸ＣＯ２，从而达到ＣＯ２回收的目的。目前电厂化学吸收以ＭＥＡ吸收剂的化学吸收法较为成熟［１１－１２］。ＭＥＡ具有吸收速率快、吸收能力强、ＣＯ２残留量小、前期投入少等优点。但同时，ＭＥＡ吸收法也存在再生能耗高、降解损耗大以及腐蚀性大等缺点。１．３．３　膜分离膜分离技术是利用某些聚合材料制成的薄膜对不同气体的渗透率的不同来分离气体。相比较传统的ＣＯ２分离技术而言，膜分离技术的ＣＯ２捕集效率较高，工艺较简单、占地面积小、操作方便、能耗低、投资费用低于溶剂吸收法，但在应用此技术时是需要前级处理、脱水和过滤，运行一段时间后膜孔湿润状态下传质效率会降低［１３－１５］，稳定性及耐用性有待考量，同时分离膜易老化、选择性低，很难得到高纯度的ＣＯ２，膜吸收需要使用的吸收剂多为毒性，而且吸收和解吸过程的能源消耗约为整个发电厂输出能源的２０％～３０％，所以开发新的吸收剂和高效、能耗小的可大规模工业应用的膜技术是关键。１．４　ＣＯ２资源化利用近年来二氧化碳的加氢催化还原反应成为二氧化碳资源化利用研究热点，燃煤电厂ＣＯ２排放的集中源，通过生物、化学转化的方法实现ＣＯ２的资源化利用是一种很具前景的燃煤电厂减排ＣＯ２途径。ＣＯ２的资源化利用是在一种新的理念下形成的解决ＣＯ２问题的战略措施。１．４．１　ＣＯ２加氢甲烷化ＣＯ２甲烷化反应多数是Ｒｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ和Ｍｏ等过渡金属为活性中心的催化剂，催化氢化生成甲烷。Ｇａｂｒｉｅｌｌａ［１６－１７］等考察了以Ａｌ２Ｏ３为载体，Ｎｉ、Ｒｕ为催化中心在常压下的催化活性，相比较于Ｎｉ催化剂，Ｒｕ催化剂催化活性更加稳定，选择性可达９６％。目前合成甲烷催化剂中，Ｒｕ基催化剂甲烷化活性最高，江琦等［１８］通过对Ｒｕ／ＴｉＯ２上二氧化钛甲烷化性能评价，在高温条件下，催化剂可保持较高的催化活性。ＪＵＮＲＥＮ［１９］等以Ｎｉ／ＺｒＯ２为基本，通过添加不同的第二金属制备双金属催化剂，考察了它们在ＣＯ２甲烷化反应中的催化活性，实验表明当以Ｆｅ、Ｃｏ为第二金属时，对应甲烷的催化活性尤为明显。１．４．２　ＣＯ２加氢甲醇化甲醇是Ｃ１化工的基础原料，ＣＯ２加氢醇化可生成甲醇或者乙醇等醇类物质，很多学者［２０－２３］也开始着重ＣＯ２加氢醇化技术的研究。ＣＯ２加氢合成甲醇的研究，主要集中在对Ｃｕ－Ｚｎ系［２４－２５］主体催化剂的改性等方面。Ｔｈｏｎｇｔｈａｉ等制备了Ｃｕ／ＺｎＯ型纳米复合材料，对于甲醇的选择性接近于同种类催化剂，但随着温度升高，甲醇的选择性下降；Ｚｈａｎｇ等发现向ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂中添加ＳｉＯ２明显改善了ＣｕＯ的分散性，促进了Ｈ２在催化剂表面解离和吸附。１．４．３　ＣＯ２加氢甲酸化甲酸是ＣＯ２氢化制甲醇及更高碳氢化合物的中间体，也是电化学氢还原ＣＯ２的最终产物之一。ＣＯ２加氢甲酸化主要以钌、铑等贵金属做催化剂，是目前ＣＯ２催化氢化合成甲酸的一项热门技术。ＺｈａｎｇＹＰ［２６－２８］以１，２－双（二苯膦）乙烷为配体，制备了一种高活性负载Ｒｕ催化剂，将ＣＯ２转化率和甲酸产量大大提高，相关机理表明，催化剂中的Ｒｕ－Ｈ键对于ＣＯ２的催化氢化起着至关重要的作用，反应后可得到目标产物甲酸根。１．４．４　其他技术谢和平［２９－３２］等利用钾长石等自然界天然矿石，结合磷酸企业废物磷石膏以及氨气，在低成本条件下，将ＣＯ２矿化，同时转化联产其他高附加值化工产品，实现了ＣＯ２的高效利用。生物转化法也是一种对ＣＯ２资源化利用的方法，其中藻类是典型代表。相关研究表明藻类固定ＣＯ２的产物可作为燃料、肥料等，也可广泛应用于工业生成、医疗保健、食品加工等多个领域。但目前来看，利用藻类固定转化ＣＯ２还处于起步阶段，有待于更多的基础研究及配套工艺的开发。２　结语ＣＯ２的捕集与储存对于温室气体减排具有全球性的深远意义。我国在ＣＯ２捕捉技术方面的研究已经取得了一定的进展，但与国际上对比还有一定差距，为此，我国需要学习国外先进经验，大力发展ＣＯ２捕集和封存技术，重视ＣＯ２资源化，这对我国的节能减排工作具有深远意义。参考文献［１］ＤｏｍａｎＬＥ，ＡｒｏｒａＶｉｐｉｎ，ＭｅｔｅｌｉｔｓａＡ，ｅｔａｌ．Ｗｏｒｌｄｅｎｅｒｇｙｄｅｍａｎｄａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｏｕｔｌｏｏｋ［Ｒ］．ＵＳ：ＥｎｅｒｇｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，２０１３：９－１９．［２］尉晓妮，王宁波，张君涛．ＣＯ２规模化回收利用及研究进展［Ｊ］．洁净煤技术，２０１２，１８（４）：８６－９０．［３］ＺｈｏｕＷＪ，ＪｉａｎｇＤ，ＣｈｅｎＤ，ｅｔａｌ．ＣａｐｔｕｒｉｎｇＣＯ２ｆｒｏｍｃｅｍｅｎｔｐｌａｎｔｓ：ＡｐｒｉｏｒｉｔｙｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇＣＯ２ｅｍｉｓｓｉｏｎｓｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ，２０１６（１０６）：４６４－４７４．·６５１·ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１８年第４７卷　第５期［４］ＬｉａｏＸｉａｗｅｉ，ＪｉＪｕｎｐｉｎｇ，ＭａＸｉａｏｍｉｎｇ．ＣｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙａｎａｌｙｉｓｂｅｔｗｅｅｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｌａｎｓａｎｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔａｒｇｅｔｏｎＣＯ２ｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍＣｈｉｎａ＇ｓｐｏｗｅｒｓｅｃｔｏｒｉｎ２０２０［Ｊ］．ＣｈｉｎａＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１３，３３（３）：５５３－５５９．［５］中国电力企业联合会统计信息部．中国电力工业统计数据分析２０１１［Ｒ］．北京：中国电力企业联合会，２０１１：６１－８９．［６］孙　欣．燃煤电厂二氧化碳捕集与储存技术［Ｊ］．中国煤炭，２００８，３４（４）：９６－９９．［７］许世森，郜时旺．燃煤电厂二氧化碳捕集、利用与封存技术［Ｊ］．上海节能，２００９，３４（９）：８－１３．［８］王泽平，周　涛，张记刚，等．电厂二氧化碳捕捉技术对比研究［Ｊ］．环境科学与技术，２０１１，３４（１１）：８３－８７．［９］ＸｕＸ，ＳｏｎｇＣ，ＭｉｌｌｅｒＢＧ，ｅｔａｌ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｆｒｏｍｆｌｕｅｇａｓｏｆｎａｔｕｒａｌｇａｓ－ｆｉｒｅｄｒｅｄｂｏｉｌｅｒｂｙａｎｏｖｅｌｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ“ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂａｓｋｅｔ”ａｄｓｏｒｂｅｎｔ［Ｊ］．ＦｌｕｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，８６（１４－１５）：１４５７－１４７２．［１０］夏明珠，严莲荷，雷　武．二氧化碳的分离回收技术与综合利用［Ｊ］．现代化工，１９９９，１９（５）：４６－４８．［１１］ＨａｒｉＰｒａｓａｄＭａｎｇａｌａｐａｌｌｙ，ＲａｌｆＮｏｔｚ，ＳｅｂａｓｔｉａｎＨｏｃｈ，ｅｔａｌ．ＰｉｌｏｔｐｌａｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｆｐｏｓｔｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎＣＯ２ｃａｐｔｕｒｅｂｙｒｅａｃｔｉｖｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｗｉｔｈＭＥＡａｎｄｎｅｗｓｏｌｖｅｎｔｓ［Ｊ］．ＥｎｅｒｇｙＰｒｏｃｅｄｉａ，２００９，１（１）：９６３－９７０．［１２］ＬｅｉｌａＦａｒａｍａｒｚｉ，ＧｅｏｒｇｉｏｓＭＫｏｎｔｏｇｏｒｇｉｓ，ＴｈｏｍｓｅｎＫ，ｅｔａｌ．ＴｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙｏｆＣＯ２ｉｎａｑｕｅｏｕｓａｌｋａｎｏｌａｍｉｎｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇｔｈｅｅｘｔｅｎｄｅｄＵＮＩＱＵＡＣｍｏｄｅｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｍｏｎｏｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅａｎｄｍｅｔｈｙｌｄｉｅｔｈａｎｌａｍｉｎｅ［Ｊ］．ＥｎｅｒｇｙＰｒｏｃｅｄｉａ，２００９，１（１）：８６１－８６７．［１３］ＹａｎＳｈｕｉｐｉｎｇ，ＦａｎｇＭｅｎｇｘｉａｎｇ，ＺｈａｎｇＷｅｉｆｅｎｇ，ｅｔａｌ．ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＯ２ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｆｒｏｍｆｌｕｅｇａｓｂｙｍｅｍｂｒａｎｅｇａｓａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００８（４９）：３１８８－３１９７．［１４］于海琴，李　进，刘政修，等．火力发电厂烟气中二氧化碳捕获技术和膜吸收的应用分析［Ｊ］．电力技术，２０１０，１９（９）：１－５．［１５］张　茂，吴少华，李振中．火电厂二氧化碳捕集及资源化技术［Ｊ］．电站系统工程，２００７，２３（５）：１１－１３．［１６］ＧａｂｒｉｅｌｌａＧａｒｂａｒｉｎｏ，ＤａｒｉａＢｅｌｌｏｔｔｉ，ＰａｏｌａＲｉａｎｉ，ｅｔａｌ．ＭｅｔｈａｎａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｏｎＲｕ／Ａｌ２Ｏ３ａｎｄＮｉ／Ａｌ２Ｏ３ｃａｔａｌｙｓｔｓａｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ：Ｃａｔａｌｙｓｔｓａｃｔｉｖａｔｉｏｎ，ｂｅｈａｖｉｏｕｒａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．ＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙ，２０１５（４０）：９１７１－９１８２．［１７］ＧａｂｒｉｅｌｌａＧａｒｂａｒｉｎｏ，ＰａｏｌａＲｉａｎｉ，ＬｏｒｅｄａｎａＭａｇｉｓｔｒｉ，ｅｔａｌ．ＡｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｍｅｔｈａｎａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｏｎＮｉ／Ａｌ２Ｏ３ｃａｔａｌｙｓｔｓａｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ［Ｊ］．ＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙ，２０１４（３９）：１１５５７－１１５６５．［１８］江　琦，朱志臣，黄仲涛．负载型钌催化剂对二氧化碳甲烷化的催化性能［Ｊ］．华南理工大学学报，１９９６，２４（１２）：１０９－１１４．［１９］ＲｅｎＪｕｎ，ＱｉｎＸｉａｎｇ，ＹａｎｇＪｉｎｚｈｏｕ，ｅｔａｌ．ＭｅｔｈａｎａｔｉｏｎｏｆＣａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｏｖｅｒＮｉ－Ｍ／ＺｒＯ２（Ｍ＝Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ）ｃａｔａｌｙｓｔｓ：Ｅｆｆｅｃｔｏｆａｄｄｉｔｉｏｎｏｆａｓｅｃｏｎｄｍｅｔａｌ［Ｊ］．ＦｕｅｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１５（１３７）：２０４－２１１．［２０］ＭｅｈｄｉＦａｒｎｉａｅｉ，ＭｏｈｓｅｎＡｂｂａｓｉ，ＡｌｉＲａｓｏｏｌｚａｄｅｈ，ｅｔａｌ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｈｅｒｍａｌｌｙｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ＤＭＥｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｙｃｌｏｈｅｘｎｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓ：Ｅｍｐｌｏｙｍｅｎｔｏｆｗａｔｅｒａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｍ－ｓｅｌｅｔｉｖｅｍｅｍｂｒｅａｎｅｓｖｉａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｃｙｃｌｅｓｔｒｅａｍｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２０１４（８５）：２４－３７．［２１］ＣｈｅｎｇＺｈｏｕ，Ｋａｌｐｉｔｓｈａｈ，ＥｌｈａｍＤｏｒｏｏｄｃｈｉ，ｅｔａｌ．ＥｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｅｓｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｖｉａａｎｏｖｅｌＣｈｅｍｉｃａｌＬｏｏｐｉｎｇＣａｒｂｏｎＡｒｒｅｓｔｏｒｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１５（９１）：３９２－４０２．［２２］ＬｉａｎｇＸｕｅｌｉａｎ，ＤｏｎｇＸｉｎ，ＬｉｎＧｕｏｄｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅ－ｓｕｐｐｏｒｔｅｄＰｄ－ＺｎＯｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｏｆＣＯ２［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＣａｔａｌｙｓｉｓＢ：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ，２００９（８８）：３１５－３２２．［２３］ＴｈｏｎｇｔｈａｉＷｉｔｏｏｎ，ＴｉｎｎａｖａｔＰｅｒｍｓｉｒｉｖａｎｉｃｈ，ＷａｌｅｅｐｏｒｎＤｏｎｐｈａｉ，ｅｔａｌ．ＣＯ２ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｔｏｍｅｔｈａｎｏｌｏｖｅｒＣｕ／ＺｎＯｎａｎｏｃａｔａｌｙｓｔｓｐｒｅｐａｒｅｄｖｉａａｃｈｉｔｏｓａｎ－ａｓｓｉｓｔｅｄｃｏ－ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＦｕｅｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３（１１６）：７２－７８．［２４］ＹａｎｇＬｉｊｕａｎ，ＰａｎＱｉｎｍｉｎ，ＧａｒｒｙＬ．Ｒｅｍｐｅｌ．ＲｅｃｏｖｅｒｙｏｆＷｉｌｋｉｎｓｏｎ＇ｓｃａｔａｌｙｓｔｆｒｏｍｐｏｌｙｍｅｒｂａｓｅｄｍａｔｒｉｘｕｓｉｎｇｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｅｘｐａｎｄｅｄｍｅｔｈａｎｏｌ［Ｊ］．ＪｏｆＳｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＦｌｕｉｄｓ，２０１２（６８）：１０４－１１２．［２５］ＲｏｂｉｎＨａｕｎｓｃｈｉｌｄ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｏｍｅｔｈａｎｏｌｕｓｉｎｇａｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｒｕｔｈｎｉｕｍ（ＩＩ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅｃａｔａｌｙｓｔ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ，２０１５（８５）：５４３－５４８．［２６］ＧｕｏＸｉａｏｍｉｎｇ，ＭａｏＤｏｎｇｓｅｎ，ＷａｎｇＳｏｎｇ，ｅｔａｌ．ＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＣｕＯ－ＺｎＯ－ＺｒＯ２ｃａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｔｏｍｅｔｈａｎｏｌ［Ｊ］．ＣａｔａｌｙｓｉｓＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２００９（１０）：１６６１－１６６４．［２７］ＺｈａｎｇＹ．ＭｅｔｈａｎｏｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓｆｒｏｍＣＯ２ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｏｖｅｒＣｕｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｏｎｚｉｒｃｏｎｉａｍｏｄｉｆｉｅｄγ－Ａｌ２Ｏ３［Ｊ］．ＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００６（４７）：３３６０－３３６７．［２８］ＧａｏＬＺ．ＭｅｃｈａｎｉｓｔｉｃｓｔｕｄｉｅｓｏｎＣＯ／ＣＯ２ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｔｏｍｅｔｈａｎｏｌｏｖｅｒＣｕ－Ｚｎ－ＡｌａｎｄＣｕ－Ｚｎ－Ａｌ－Ｌｉｃａｔａｌｙｓｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｔｕｒａｌＧａｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００１，１０（２）：１１０－１８１．［２９］ＺｈａｎｇＹＰ，ＦｅｉＪＨ，ＹｕＹＭ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｃａｔａｌｙｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｎｏｖｅｌａｍｉｎｅ－ｍｏｄｉｆｉｅｄｓｉｌｉｃａｓｕｐｐｏｒｔｅｄｒｕｔｈｅｎｉｕｍｃｏｍｐｌｅｘｅｓｆｏｒｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｔｏｆｏｒｍｉｃａｃｉｄ［Ｊ］．ＣａｔａｌＬｅｔｔ，２００４，９３（３－４）：２３１－２３４．［３０］ＺｈａｎｇＹＰ，ＦｅｉＪＨ，ＹｕＹＭ，ｅｔａｌ．Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍｂｉｓｐｈｏｓｐｈｉｎｅｃａｔａｌｙｓｔｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｓｉｌｉｃａ：ｎｏｖｅｌｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｔｏｆｏｒｍｉｃａｃｉｄ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＣｈｅｍｉｃａｌＬｅｔｔｅｒｓ，２００６，１７（２）：２６１－２６４．［３１］汪家铭．国内二氧化碳捕集与利用研究进展［Ｊ］．乙醛醋酸化工，２０１３（１）：２７－３０．［３２］谢和平，刘　虹，吴　刚．中国未来二氧化碳减排技术应向ＣＣＵ方向发展［Ｊ］．中国能源，２０１２，３４（１０）：１５－１８．［３３］林　婷，魏文韫，刘凌岭，等．磷石膏、ＮＨ３联合矿化天然气净化厂尾气中ＣＯ２的流程模拟［Ｊ］．石油与天然气化工，２０１５，４４（１）：１２－１６．［３４］梁　斌，王　超，岳海荣，等．天然钾长石－磷石膏矿化二氧化碳联产硫酸钾过程评价［Ｊ］．四川大学学报（工程科学版），２０１４，１６（３）：１６８－１７４．（本文文献格式：赵　毅，曾韵洁．燃煤电厂二氧化碳捕集技术［Ｊ］．山东化工，２０１８，４７（５）：１５５－１５７．）·７５１·赵　毅，等：燃煤电厂二氧化碳捕集技术

７０　精细石油化工　ＳＰＥＣＩＡＬＩＴＹ　ＰＥＴＲ０ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ　第３２卷第４期　２０１５年７月　

二氧化碳捕集低温吸附剂研究进展　

王田军　，李军　，崔凤霞　，李荣　

（１．中国石化天津分公司信息档案管理中心，天津３００２７１；２．中国石化天津分公司研究院，天津３００２７１）　

摘要：叙述了ＣＯ　低温吸附剂进展情况，着重介绍了无机多孔材料、固体胺和多孑Ｌ配位骨架材料的研究和发　展情况，并对未来的发展趋向进行了评述。　关键词：二氧化碳捕集吸附低温吸附剂进展　中图分类号：ＴＱ４２３．９　文献标识码：Ａ　

目前ＣＯｚ所引起的温室效应已成为一个全　球性的环境问题，ＣＯ：捕集、利用与封存技术是　控制ＣＯ。排放的有效手段，已成为化石能源高效　清洁利用的热点。ＣＯ　捕集是实现ＣＯ　利用与　封存的前提，开发高效低成本的ＣＯ　捕集技术成　为目前的研究重点。　捕获ＣＯ。的方法主要有溶剂吸收法、膜分离　法、深冷法、吸附法等＿＿１　］。其中，溶剂吸收法对　ＣＯ　的捕获效果较好，但对设备的腐蚀性强、溶　剂再生耗能大；膜分离法虽分离效果较好，但由于　膜材料的制备成本高、寿命短，目前还处于实验阶　段；深冷法设备投资大，能耗较高；吸附法具有流　程简单、能耗低、稳定性好、操作弹性大、无腐蚀等　优点，而被人们广泛关注。吸附剂是吸附法捕集　

ＣＯ。的核心所在，按吸附温度范围可分为低温吸　附剂、中温吸附剂和高温吸附剂三类：吸附温度在　２００℃以下的为低温吸附剂，主要包括无机多孔　材料、固体胺和多孔配位骨架材料等；吸附温度在　

２００￣４００℃的为中温吸附剂，如水滑石、氧化镁　等；吸附温度在４００℃以上的为高温吸附剂，如　ＣａＯ、Ｌｉ２ＺｒＯ。、Ｌｉ４ＳｉＯ　等［。　］。　其中低温吸附材　

收稿日期：２０１５—０４—２０；修改稿收到日期：２０１５—０６—１５。　作者简介：王田军（１９７１一），工程师。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｔｉａｎｊｕｎ．　ｔｊｓｈ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｒｆｌ。　

二氧化碳捕集技术的进步

随着全球气候变暖问题日益严重，二氧化碳排放成为了人们关注的焦点之一。为了减少大气中二氧化碳的含量，各国纷纷投入研究和开发二氧化碳捕集技术。二氧化碳捕集技术的进步不仅可以帮助减少温室气体排放，还可以为碳中和和气候变化防控提供重要支持。本文将就二氧化碳捕集技术的进步进行探讨。

一、传统二氧化碳捕集技术

传统的二氧化碳捕集技术主要包括化学吸收法、物理吸附法和膜分离法。化学吸收法是指利用溶液中的化学吸收剂与二氧化碳进行反应，将二氧化碳从气体中吸收出来。物理吸附法则是通过固体吸附剂对二氧化碳进行吸附分离。而膜分离法则是利用半透膜对气体进行分离，将二氧化碳从其他气体中筛选出来。这些传统技术虽然在一定程度上可以实现二氧化碳的捕集，但是存在能耗高、设备大、成本昂贵等问题。

二、新型二氧化碳捕集技术

为了克服传统二氧化碳捕集技术的缺点，科研人员们不断探索创新，提出了一系列新型二氧化碳捕集技术。其中，膜蒸馏技术是一种备受关注的新型技术。膜蒸馏技术利用高渗透性膜对气体进行分离，实现了高效捕集二氧化碳的目的。相比传统技术，膜蒸馏技术具有设备简单、能耗低、操作方便等优点，被认为是未来二氧化碳捕集技术的发展方向之一。 另外，固体氧化物循环技术也是近年来备受瞩目的新型二氧化碳捕集技术。固体氧化物循环技术通过固体氧化物对二氧化碳进行吸附和脱附，实现了高效捕集和释放二氧化碳的过程。这种技术具有循环使用、高效率、低成本等优点，被认为是未来二氧化碳捕集技术的重要发展方向之一。

三、二氧化碳捕集技术的应用前景

随着新型二氧化碳捕集技术的不断涌现，二氧化碳捕集技术的应用前景也变得更加广阔。二氧化碳捕集技术可以广泛应用于发电厂、钢铁厂、化工厂等高排放行业，帮助这些行业减少二氧化碳排放，实现碳中和目标。同时，二氧化碳捕集技术还可以应用于碳捕集储存、碳利用等领域，为实现低碳经济和可持续发展提供重要支持。