CO2回收和捕集技术新进展
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碳捕集与利用技术的研究进展在全球气候变化的背景下,减少温室气体排放成为了人类面临的重大挑战。
碳捕集与利用技术(Carbon Capture and Utilization,CCU)作为一种新兴的减排手段,近年来受到了广泛的关注和研究。
这项技术不仅有助于降低大气中的二氧化碳浓度,还能将二氧化碳转化为有价值的产品,实现资源的有效利用。
碳捕集技术是指将二氧化碳从工业排放源或大气中分离和捕获的过程。
目前,主要的碳捕集技术包括燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集。
燃烧后捕集技术是在燃烧过程完成后,从烟道气中捕获二氧化碳。
常用的方法有化学吸收法,例如使用胺类溶剂吸收二氧化碳。
这种方法技术相对成熟,但能耗较高。
另一种是物理吸附法,利用具有高比表面积的吸附材料如活性炭、沸石等吸附二氧化碳。
物理吸附法的优点是能耗相对较低,但吸附容量有限。
燃烧前捕集则是在燃料燃烧前将其转化为氢气和二氧化碳,然后对二氧化碳进行分离。
这种方法适用于以煤气化为基础的发电系统,如整体煤气化联合循环(IGCC)。
富氧燃烧捕集技术通过使用纯氧或富氧空气进行燃烧,从而产生高浓度的二氧化碳气流,便于后续的捕集处理。
然而,该技术需要配备氧气生产设备,增加了系统的复杂性和成本。
在碳捕集技术不断发展的同时,碳利用技术也取得了显著的进展。
碳利用技术主要包括化学转化、生物转化和矿化利用等途径。
化学转化是将二氧化碳通过催化反应转化为有价值的化学品,如甲醇、甲酸、一氧化碳等。
例如,通过二氧化碳加氢反应可以合成甲醇,这不仅减少了二氧化碳的排放,还能生产出重要的化工原料。
生物转化则利用微生物的代谢作用将二氧化碳转化为生物质或其他有用的生物产品。
一些藻类和细菌能够在特定条件下吸收二氧化碳,并将其转化为油脂、蛋白质等物质。
矿化利用是将二氧化碳与矿物质反应,形成稳定的碳酸盐,从而实现长期封存。
例如,二氧化碳可以与钙、镁等金属氧化物反应,生成相应的碳酸盐。
尽管碳捕集与利用技术取得了不少研究成果,但仍面临一些挑战。
二氧化碳捕集与利用技术的发展现状及前景分析近年来,随着全球气候变化愈发严峻,减缓温室气体的排放和积累成为了重中之重的任务。
而二氧化碳是主要的温室气体之一,其排放量越来越高,给环境带来了不可预测的影响。
为了解决这个问题,二氧化碳捕集与利用技术正在不断发展,已经取得了一定的成果。
本文将就二氧化碳捕集与利用技术的发展现状进行分析,并展望它的未来前景。
一、二氧化碳捕集技术二氧化碳捕集技术是指通过物理、化学或生物方法,将二氧化碳从气态、液态或固态的混合气体中分离出来。
它是二氧化碳利用技术的第一步,直接影响着后续二氧化碳利用的效果。
目前,最为成熟的二氧化碳捕集技术是化学吸收法。
化学吸收法是指将含二氧化碳气体与一种或多种溶液接触,利用其化学反应性质使二氧化碳吸收滞留在溶液中。
目前,化学吸收法主要有两种溶液:胺类溶液和碱性盐溶液。
其中,胺类溶液常用的有醇胺溶液、甲醇胺溶液等。
碱性盐溶液常用的有氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液等。
除了化学吸收法,目前广泛使用的其他二氧化碳捕集技术还包括物理吸附法、膜分离法、氧化-还原法等。
他们都各有优缺点,正在不断完善中。
值得一提的是,这些技术目前仍存在一定的技术门槛,价格不便宜,应用范围有限。
但是,今后这些技术的成本必然会逐渐下降,应用范围也会逐渐扩大。
这将使二氧化碳捕集技术的普及和应用成为可能。
二、二氧化碳利用技术二氧化碳捕集的目的是为了将其转化为有用的产品或用于提供能源。
二氧化碳利用技术就是将捕集到的二氧化碳转化为有价值的产品或能源。
目前,二氧化碳利用技术主要有以下几种:1. 二氧化碳转化为化学品将二氧化碳转化为化学品是一个非常有前途的方向,可以有效地减少化石能源的使用,代替传统的石化产品。
其中,将二氧化碳转化为甲酸、甲醇、氢气等,已经越来越受到人们的关注和研究。
2. 二氧化碳转化为燃料将二氧化碳转化为燃料属于高能量密度的环保能源,是未来的研究重点。
当前,利用光催化或电催化技术,可以将二氧化碳转化为石油、煤、天然气等化石燃料类型的氧化物和氢气。
二氧化碳捕集与储存技术的研究现状与发展趋势随着人类对能源和工业的需求增加,大量的二氧化碳排放导致了全球气候变暖等环境问题,迫切需要探索新的解决方案。
二氧化碳的捕集和储存技术被认为是目前有效的减少二氧化碳排放的手段之一。
本文将探讨二氧化碳捕集与储存技术的研究现状及其未来发展趋势。
1. 二氧化碳捕集技术的研究现状二氧化碳捕集技术基本上可以分为三类:吸收、吸附和化学反应。
吸收法是将空气或烟气通过化学液体,如氨水、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾等,从中吸收二氧化碳。
吸附法是通过多孔吸附剂,如活性炭、沸石、硅胶等,将二氧化碳吸附在其表面上。
化学反应法是将二氧化碳和其他物质反应生成固体产物,如钙碳酸盐、镁碳酸盐等。
吸收法是目前应用最广泛的方法,主要用于工业排放和纯化二氧化碳。
吸附法在实验室中取得了一定的成果,但目前还需要进一步提高其效率和稳定性。
化学反应法的研究还处于初步试验阶段。
2. 二氧化碳储存技术的研究现状二氧化碳储存技术主要包括地下埋存、化学固化和生物转化三个方向。
地下埋存是将二氧化碳直接储存到地下岩石层中,防止其进入大气。
化学固化是将二氧化碳和其他物质反应生成永久性固体。
生物转化是利用微生物、植物等生物体将二氧化碳转化为有机物质。
地下埋存是目前应用最广泛的方法,可以分为“扩散”、“溶解”和“封存”三类。
扩散是指将二氧化碳扩散到岩石孔隙中,使其在地下形成稳定的气体储集体。
溶解是将二氧化碳溶入岩石中的水中,形成酸性水溶液。
封存是将二氧化碳封存在地下盐穴和煤层之中。
3. 二氧化碳捕集与储存技术的发展趋势尽管二氧化碳捕集与储存技术已经取得了一定的进展,但还面临着许多挑战。
其中最重要的问题之一是成本。
由于以下设备和材料的高成本,这些技术的投资并不划算:吸收剂、吸附剂、反应催化剂、压缩和输送设备,以及地下岩石层钻探和储存设备。
另一个问题是安全性。
由于二氧化碳是一种不可见、难以感觉到的气体,如果泄漏,无形的气体对人和环境造成的风险不能忽略。
CO2捕集与利用技术的研究与发展目前全球气候变化成为全球面临的一个紧迫问题,而二氧化碳是温室气体中最为主要的一种,对于环境问题的解决和经济的可持续发展具有非常重要的意义。
为此,CO2捕集与利用技术的研究与发展备受全球关注。
本文将从CO2捕集技术和利用技术两个方面,对CO2捕集与利用技术的研究现状和未来发展进行详细的探讨。
一、CO2捕集技术CO2的捕集技术指通过一定的方式将CO2从产生的源头(如火力发电厂、钢铁工厂等)中分离、捕获、集中,以降低其大气排放浓度。
目前主要常用的CO2捕集技术包括吸收、压缩、凝聚、膜分离等。
1.吸收捕集技术吸收捕集技术是利用特定溶剂(如碱性溶液)滥从混合气流中分离出CO2的方法。
其中主要应用的是饱和吸收和后处理吸收。
饱和吸收的原理是将气体通入无水的吸收剂中,在达到饱和后继续通过吸收剂将其中的CO2捕集和集中。
后处理吸收技术则是在原有的气体处理设备内加装吸收塔,在末端减少污染物的排放,同时产生的二氧化碳进行捕集。
2.压缩捕集技术压缩捕集技术是通过加压等手段将CO2分离出来,以提高其成为气体或液态状态的效率。
该技术通常应用于高压CO2的处置,如在油气田储存或补注等。
3.凝聚捕集技术凝聚捕集技术是将CO2在凝聚器中冷凝成液态,通过分离的方式将其从混合气流中分离出来的技术。
凝聚捕集技术通常适用于低温环境下的应用,如冷却水等。
4.膜分离技术膜分离技术是用于将CO2和其他气体分离的技术,其运作机理基于在分离膜上形成的超薄气体层的选择性透过性。
该技术通常适用于低浓度CO2的处理。
二、 CO2利用技术CO2利用技术指将捕集到的CO2转化成有用的有机化学品或直接利用于工业或农业生产中。
CO2利用的方法包括化学转化、生物转化等。
1.化学转化化学转化通常用于将细小气体(如CO2)转化成有机和无机化合物,以减少其排放。
目前已提出了许多CO2的化学转化方法,例如催化剂上的CO2还原、电化学CO2还原等。
二氧化碳捕获技术研究进展一、引言二氧化碳是影响气候变化的主要因素之一,而人类活动产生的二氧化碳排放是其中的主要来源。
为了减低二氧化碳的排放量,人们开展了对二氧化碳捕获技术的研究。
本文将对近年来关于二氧化碳捕获技术的研究进展进行综述。
二、化学吸附法化学吸附法是用吸附剂选择性捕获气体中的二氧化碳。
近年来,在化学吸附法的研究中,向新型吸附剂的开发上投入了大量的研究。
比如,一种新型吸附剂CAU-10可以很好地吸附高浓度CO2气体,同时它在温度和水汽的影响下极不稳定,还有另一种基于金属有机骨架的吸附剂目前也正在被研究运用。
另外,一些研究者也关注吸附剂的再生效率,在提高吸附效果的基础上,降低吸附剂再生所需的能量成本。
三、物理吸附法物理吸附法是利用吸附剂的物理作用将气体分离。
在该领域的研究中,新型的多孔吸附剂也成为热点。
爪哇岛的岩溶石及活力炭被发现能够在低压下有效吸附CO2。
同时,研究者还发现改变微观结构,比如调节孔的分布和大小,可以有效地提高吸附剂的再生效率。
四、膜分离法膜分离法是将二氧化碳从气体中分离出来的一种方法,该方法具有能耗低,操作简单等优点。
在该领域的研究中,新型膜材料的开发成为关注的焦点。
比如MOF(金属有机骨架)和COF(共价有机骨架)是目前被广泛应用的膜材料,通过这些材料可以有效地富集二氧化碳分子。
五、化学吸收法化学吸收法是通过将气体经过具有吸收性的溶液,使其中的二氧化碳被吸收,从而实现分离的过程。
该技术成本相对较低,效果显著,但是其中所含的化学药品会带来一定的污染风险。
在该领域的研究中,新型的溶液开发成为关注的热点,比如一种新型的酸性咪唑类溶液已被应用于二氧化碳捕获领域。
六、其他技术离子液体是一种在二氧化碳捕获中广泛研究的新材料,可以通过合成选择性吸附CO2分子。
此外,在近年来的研究中,人们将混合物分离技术和化学吸附技术相结合,开发了一种互补的技术CFP(CO2混合物分离)。
七、结论各种二氧化碳捕获技术都有着自身的优点和局限性,据此,研究者们正在致力于开发新的方法和材料来提高这些技术的效率。
二氧化碳捕获和封存技术新方案二氧化碳捕获和封存技术新方案:前景光明的气候变化解决途径随着全球气候变化的逐渐加剧,二氧化碳(CO2)的排放成为一项严重的环境问题。
为了应对这一挑战,科学家们一直在不断探索和研发新的二氧化碳捕获和封存技术。
本文将介绍最新的一些技术方案,展示了它们的潜力和前景。
首先,介绍碳捕获技术的一种新方案——碳捕获利用和封存(CCUS)技术。
CCUS技术是一种综合应用的方法,包括三个主要步骤:二氧化碳的捕获、运输和封存。
捕获过程通常通过化学吸收、物理吸附或生物质吸收等方式进行,捕获的二氧化碳随后会被输送到地下储存地点,封存在地质层中,以防止其进入大气层。
这一技术方案为减少二氧化碳的排放提供了一种可行的解决途径。
值得一提的是,新型CCUS技术中的捕获过程正在不断优化和改进。
近年来,通过研究和实践,科学家们提出了一些创新的方法,例如利用金属有机框架材料(MOF)、离子液体和生物催化剂等。
这些新技术的出现和应用,不仅大幅提高了捕获效率,同时也减少了能源消耗和运营成本。
例如,金属有机框架材料被广泛用于捕获和储存二氧化碳,其特殊的结构和表面化学性质使其能够高效地吸附二氧化碳,并且可以进行循环再生,实现二氧化碳的释放和其他用途的利用。
除了碳捕获技术的创新,封存过程也在不断改进中。
传统的二氧化碳封存方法主要包括地下封存、海底封存和矿井封存等。
然而,这些方法存在一些挑战和限制。
近年来,科学家们开始考虑新的封存方法,例如利用矿物碳化、二氧化碳溶解和气候工程等。
矿物碳化是一种将二氧化碳与岩石中的矿物质反应生成稳定碳酸盐的过程,这种方法可以将二氧化碳永久封存在地球表面的岩石中。
此外,二氧化碳溶解技术通过将二氧化碳溶解在水中,形成碳酸盐溶液,以达到长期封存的目的。
气候工程包括大规模人工封存和海洋营养盐增加等方法,尽管还存在一些问题和风险,但是这些新方案为我们提供了一种新的思维方式来应对气候变化问题。
除了CCUS技术,还有一些其他被称为负碳技术的方案也在受到越来越多的关注。
二氧化碳利用技术现状及未来发展趋势二氧化碳利用技术是指将二氧化碳转化为有用产品或储存起来,以减缓其对全球气候变化的影响。
目前,二氧化碳利用技术已经取得了许多重要的进展,但仍面临一些挑战。
本文将对二氧化碳利用技术的现状和未来发展趋势进行探讨。
首先,现有的二氧化碳利用技术主要包括碳捕集、碳储存和碳转化。
碳捕集是指将二氧化碳从源排放气体中捕集出来,在能源和工业领域广泛应用。
碳储存则是将捕集的二氧化碳储存起来,以防止其进入大气中。
碳转化是将二氧化碳转化为有用的化学品或燃料,以降低碳排放和提高资源利用。
目前,碳捕集技术已经商业化,并在一些发电厂和能源设施中得以应用。
例如,化石燃料电厂和钢铁厂可以使用被称为“后燃烧”技术的碳捕集技术,将从烟囱中排放的二氧化碳捕集出来。
此外,也有一些新兴的碳捕集技术,如化学吸收技术和膜分离技术,正在不断发展并被应用于其他行业。
至于碳储存技术,目前主要有地下储存和海洋储存两种方式。
地下储存是将二氧化碳注入地下岩层中,以永久地储存起来。
目前,地下储存已经在一些地方得到了应用,如挪威的斯诺维特气田。
海洋储存则是将二氧化碳注入海洋深处或通过化学反应将其转化为无害物质,但目前海洋储存技术还存在着一些环境和生态风险,需要更多的研究和评估。
在碳转化技术方面,有很多研究致力于将二氧化碳转化为有用的化学品和燃料。
例如,使用光合作用将二氧化碳和水转化为燃料,如氢气和甲醇。
此外,也有一些研究致力于将二氧化碳转化为高分子化合物,如聚合物和纤维素。
这些研究为实现二氧化碳的循环利用提供了重要的理论和实践基础。
未来,随着全球对气候变化的关注不断增加,二氧化碳利用技术将得到进一步的发展和应用。
首先,需要加大对二氧化碳捕集和储存技术的研究,以提高其效率和降低成本。
其次,需要加强对碳转化技术的研发,以找到更多的途径将二氧化碳转化为有价值的产品。
此外,还需要制定相关政策和法规,鼓励企业和机构投资于二氧化碳利用技术,并建立全球合作机制,推动技术的推广和应用。
二氧化碳捕获与吸附技术的研究进展近年来,环境问题成为世界范围内关注的热点话题,其中二氧化碳的排放量成为了世界面临的严峻环境问题之一。
二氧化碳的排放是导致全球气候变化的主要原因之一,因此对二氧化碳捕获和吸附技术的研究具有极其重要的意义。
本篇文章将在此基础上,探讨二氧化碳捕获和吸附技术的研究进展及其应用前景。
一、二氧化碳捕获技术的研究进展传统的二氧化碳捕获技术主要采用吸收法和吸附法两种方法。
在吸收法中,使用化学溶液对二氧化碳进行吸收;而在吸附法中,将二氧化碳与固体吸附材料接触并进行分离。
这两种技术都已经在工业界得到广泛应用。
目前,在捕获二氧化碳方面,目光越来越多地转向了新型技术的开发和创新研究。
1.化学吸收法技术传统的化学吸收法技术主要包含两种方法,即酸性氧化法和碱性吸收法。
其中,碱性吸收法是更常用的一种方法。
利用碱性溶液对二氧化碳进行吸收的碱性吸收法已经被广泛应用于化学工程和环境保护。
然而,这种传统方法也存在一些缺点,如吸收剂的成本较高、回收及再利用等方面的困难。
因此,研究者开始着眼于化学吸收法的新型技术。
例如,采用新型吸收剂和开发稳定的膜材料,可以有效改善化学吸收法的效率,提高反应速率,减少二氧化碳的排放。
2.膜分离技术膜分离技术是一种基于渗透性、选择性分离和输运性的工业分离过程。
这种技术不需要能量耗费,只是通过对气体或液体的渗透相互分离。
膜分离技术除了应用于有机分子的分离,也开始在气体分离方面进行了研究。
在二氧化碳捕获和吸附方面,膜分离技术可用于在工业化规模下对二氧化碳进行分离和去除。
利用不同渗透率和选择性的膜材料,可以达到理想的分离效果。
3.化学和生物吸附技术化学吸附和生物吸附技术是目前应用较为广泛的捕获二氧化碳的技术。
这种技术利用固体材料或生命体系对二氧化碳进行吸附。
其中,化学吸附技术使用吸附剂捕获 CO2,而生物吸附技术使用具有吸附能力的生命体系(如藻类或细胞)对二氧化碳进行捕获。
化学和生物吸附技术具有很高的效率和灵活性。
目前,中国正面临着巨大的碳减排压力。
2020年,中国提出了“双碳”战略目标,各项碳减排工作正在抓紧落实。
据统计,全国已投运或建设中的CCUS(二氧化碳的捕集、利用与封存)示范项目约40个,捕集能力约300万t/a。
为进一步加快实现碳减排的重大战略目标,亟需开发积极可行的碳捕集技术。
此外,CO2也是一种重要的碳资源,可用于制造燃料、碳酸盐、肥料、制冷剂等化学品,或在油田开采中辅助驱油。
若将CO2气体高效捕集并加以合理利用,不仅可有效降低温室气体排放压力,也将产生巨大的经济效益。
当前,燃烧后CO2捕集是工业规模上应用最广泛的碳捕集方法,其具有再生能耗低、易于在现有工厂中改造实施等特点,在实现高效捕集CO2的过程中具有广阔的应用前景。
目前主要的燃烧后CO2捕集技术有吸收分离法、吸附分离法、膜分离法和低温分离法。
基于此,本文主要针对以上几种碳捕集技术的现状与应用研究进展进行了总结与对比,分析了技术优势与缺点,提出了适用分离场景的建议。
此外,还简要概括了国内外的重点碳捕集项目,介绍了混合捕集技术的研究成果,旨在为高效节能的碳捕集技术开发提供一定的参考。
摘要:二氧化碳是主要的温室气体之一,其大量排放已对全球的气候环境造成严重影响,迫切需要开发经济有效的二氧化碳捕集(简称碳捕集)技术。
目前,碳捕集技术主要有吸收分离法、吸附分离法、膜分离法和低温分离法。
首先,介绍了碳捕集技术的发展现状、应用研究进展和未来发展趋势;总结了国内外碳捕集示范项目;重点对比了各碳捕集技术的优势与缺点,同时强调了碳捕集技术面临的困难与挑战;指出目前主要的碳捕集技术均难以独立实现高效、节能、经济的碳捕集分离,需针对不同的应用场景,选择适合的分离技术,并提出了适用于分离场景的应用建议;最后简要介绍了混合捕集技术的研究成果,提出混合捕集技术可能是一种突破单一捕集技术瓶颈的可行方法。
结束语与展望近年来,燃烧后捕集二氧化碳被认为是减少温室气体排放的有效方法之一。
二氧化碳捕获和封存技术的研究进展随着全球经济和人口的持续增长,二氧化碳(CO2)的排放量不断上升,这些排放量进一步加剧了全球气候变化的趋势。
因此,减少和控制CO2的排放具有重要的环境和经济意义。
作为一项可持续的技术措施,二氧化碳捕获和封存技术正在受到越来越多的关注和研究。
一、二氧化碳捕获技术的种类及原理目前,有许多种二氧化碳捕获技术,包括物理吸收、化学吸收、膜分离、气固反应等。
其中,物理吸收和化学吸收是常见的二氧化碳捕获技术。
1.物理吸收物理吸收采用溶液在一定温度和压力下吸收CO2,吸收剂通常是基于酸酐、氨基甲酸酯和丙烯酰胺的氢氧化钠、乙二醇和甲胺水溶液。
物理吸收的温度和压力范围较窄,并且需要大量的能源,因此技术成本较高。
2.化学吸收化学吸收可以分为碱性和酸性两种类型。
碱性吸收是指采用碱性吸收剂捕获CO2,常用的碱性吸收剂是氨和氢氧化钠。
酸性吸收是指采用酸性吸收剂捕获CO2,常用的酸性吸收剂是甲酸、丙烯酰胺和酰胺等。
化学吸收的技术成本低,但吸收剂的再生过程需要大量的能源。
二、二氧化碳封存技术的种类及原理二氧化碳封存技术主要包括岩石封存、埋地封存、水下封存和植物封存。
1.岩石封存岩石封存通常是指将CO2封存在地下储层中。
选择适合的地层储层非常重要,需要考虑地质构造、地层厚度、渗透性、孔隙度和稳定性等因素。
岩石封存需要进行大规模的资金投入和时间成本,但能够实现长期二氧化碳的安全封存。
2.埋地封存埋地封存通常是指将CO2封存在埋地贮藏场中,垃圾填埋场是最常见的埋地封存方式。
埋地封存需要严格的环境保护措施,尽可能避免二氧化碳泄露和对周边环境造成污染。
3.水下封存水下封存通常是指将CO2封存在深海底部,需要大规模的工程投入和技术难度较高的海底施工。
在封存过程中需要严格掌控二氧化碳的扩散,以保证封存的安全性。
4.植物封存植物封存是指使用植物来吸收CO2并将其封存在地下或周围的土地中,可以通过种植树木或草地来实现。
CO2回收和捕集技术新进展钱方研究人员正在开发从燃煤电厂捕集CO2的技术,到2100年燃煤电厂可望占全球CO2排放量80%。
但现在仅有三个大规模的捕集计划正在进行之中,每年可捕集约300万吨的CO2,以注入地下盐水深层中或油井中提高石油采收率。
化学工业使用的CO2总量1.15亿吨仅占每年排向大气的CO2总量0.5%不到。
虽然采用现有技术可使CO2利用量可望翻两番,但仍不能解决CO2过量排放问题。
美国Brookhaven国家实验室的研究人员正在开发催化剂,可望将过多的温室气体转化成有用的化学品。
研究人员指出,不能只依赖于化学工业利用CO2而才能大量削减从化石燃料燃烧的CO2排放。
几种其他对策同时应用是必须的,包括提高现有化学燃料利用过程的效率,捕集和利用或封存从化石燃料燃烧产生的CO2,并转向使用可再生燃料和可再生能源。
全球工业化进程的加快使CO2排放量越来越大并给环境带来危害,而石油、煤炭资源的日渐枯竭也需要有新的碳源及时补充,因此世界各国十分重视开发相应的CO2回收以及净化和再利用技术。
常用的CO2回收利用方法有以下几种。
(1)溶剂吸收法。
使用溶剂对CO2进行吸收和解吸,CO2浓度可达98%以上。
该法只适合于从低浓度CO2废气中回收CO2,且流程复杂,操作成本高。
(2)变压吸附法。
采用固体吸附剂吸附混合气中的CO2,浓度可达60%以上。
该法只适合于从化肥厂变换气中脱除CO2,且CO2浓度太低不能作为产品使用。
(3)有机膜分离法。
利用中空纤维膜在高压下分离CO2,只适用于气源干净、需用CO2浓度不高于90%的场合,目前该技术国内处于开发阶段。
(4)催化燃烧法。
利用催化剂和纯氧气把CO2中的可燃烧杂质转换成CO2和水。
该法只能脱除可燃杂质,能耗和成本高,已被淘汰。
上述方法生产的CO2都是气态,都需经吸附精馏法进一步提纯净化、精馏液化,才能进行液态储存和运输。
吸附精馏技术是上述方法在接续过程中必须使用的通用技术。
美国电力研究院(EPRI)所作的研究指出,在发电厂中采用氨洗涤可使CO2减少10%,而较老式的MEA(胺洗涤)法可使CO2减少29%。
世界新的CO2回收和捕集技术正在加快发展之中。
脱除CO2新溶剂巴斯夫公司和日本JGC公司己开始联合开发一种新技术,可使天然气中含有的CO2脱除和贮存费用削减20%。
该项目得到日本经济、贸易和工业省的支持。
CO2可利用吸收剂如单乙醇胺(MEA)从燃烧过程的烟气中加以捕集,然而,再生吸收剂需额外耗能,对于MEA,从烟气中回收CO2需耗能约900kcal/kg CO2,通常这是不经济的。
日本三菱重工公司(MHI)与关西电力公司(KEPCO)合作,开发了新工艺,可使CO2回收途径带来新的变化。
MHI发现的CO2新吸收剂是称为KS-1和KS-2的位阻胺类,其回收所需能量比MEA所需能量少约20%。
因为KS-1和KS-2对热更稳定、腐蚀性也比EMA小,因此操作时胺类的总损失可减少到常规吸收剂的约1/20。
对于能量费用不昂贵的地区,大规模装置使用新的工艺过程,CO2回收费用(包括压缩所需费用)约为20美元/t CO2,它比基于MEA的常规方法低约30%。
MHI已在马来西亚一套尿素装置上验证这一技术,从烟气中回收200t CO2/d。
巴斯夫公司实验室试验表明,采用新型溶剂从发电厂排放物中脱除CO2,具有耐用和耗用很少能量的优点。
这种溶剂由巴斯夫公司与欧盟“捕集CO2并贮存”开发项目组其他成员共同开发。
2006年3月将在位于丹麦Esbjerg(埃斯比约)的世界最大的中型煤发电装置上试用。
首次试验将采用单乙醇胺(MEA)作为参比溶剂。
捕集CO2所用溶剂的重要之点在于减少脱除CO2所需的能量,如果需要能量太高,会减少电厂的电力产量。
例如,燃煤电站使用常规的MEA溶剂捕集CO2,会使发电量减少45%~30%。
新开发的溶剂可除去或收集燃烧过程中排放出来的温室气体CO2。
从电厂排放气中除去二氧化碳,先是用化学溶剂把二氧化碳结合住,然后,溶剂在返回到工艺前释放出这种二氧化碳。
为防止二氧化碳跑到大气中,需要对它冷凝和储存,例如,存放在岩石的含水层(砂石含水层)中、矿层中或原来的石油天然气矿层中。
但常规的溶剂容易被电厂废气中夹带的氧气分解,这种工艺要达到吸收、释放和储存二氧化碳,需要很大的能量输入。
实验室试验表明,巴斯夫开发的胺基新溶剂比常规溶剂稳定得多,并可使用较长时间,在吸收和释放二氧化碳过程中,耗能也比较低,用新溶剂进行气体洗涤能大大降低除去二氧化碳的费用。
巴斯夫公司、RWE电力公司和林德集团2007年9月底宣布,联手开发并将推广使用从燃煤电厂烟气中捕集CO2的新工艺。
合作伙伴目标是先去除、然后在地下贮存超过90%的CO2。
这些公司的合作包括在RWE电力公司德国Niederaussem的褐煤燃烧发电厂建设和运作中型装置,试验巴斯夫公司用于CO2洗涤的新溶剂。
林德公司进行该中型装置的工程建设。
目标是到2020年在褐煤燃烧发电厂商业化应用CO2捕集。
一旦中型试验完成,合作方将于2010年对此进行验证,为新工艺的商业化应用提供可靠的设计基准。
RWE和巴斯夫是30家CO2从捕集到贮存(CASTOR)合作项目的成员,该项目得到欧盟的资助。
2005年,巴斯夫开发了新的溶剂,从电厂排放中去除CO2颇为有效,作为CASTOR项目,已在丹麦Esbjerg完成中试。
“洗涤”采用化学溶剂使CO2加以结合,该溶剂然后可再调制以释放出CO2。
而常规的溶剂很容易受电厂废气中含有的氧气影响而使之变质,过程也需要供入大量能量以达到吸收、释放和贮存CO2的效果。
巴斯夫将基于胺的新溶剂提供给CASTOR,它比常规溶剂更为稳定,可使用很长时间。
在吸收和释放CO2的过程中,消耗能量也很少。
RWE电力公司也在开发带有CO2捕集、运送和贮存的一体化气化联合循环过程(IGCC)的燃煤电厂,该450MW的电厂将于2014年投运。
RWE电力公司是德国最大的电力生产商,也向中/东欧供应电力。
该公司使用宽范围的能源,包括褐煤、硬煤和可再生能源。
基于氨的新工艺美国Powerspan公司开发了ECO2捕集工艺,可使用含水的氨(AA)溶液从电厂烟气(FG)中捕集CO2。
这是该公司与美国能源部国家能源技术实验室(NETL)共同研究的成果。
BP替代能源公司与Powerspan公司正在开发和验证Powerspan公司称为ECO2基于氨的CO2捕集技术,并将使其用于燃煤电厂推向商业化。
这种后燃烧CO2捕集工艺适用于改造现有的燃煤发电机组和新建的燃煤电厂。
ECO2捕集工艺与Powerspan公司的电催化氧化技术组合在一起,使用氨水吸收大量二氧化硫(SO2)、氮氧化合物(NO x)和汞。
CO2加工步骤设置在ECO的SO2、NO x和汞脱除步骤的下游。
根据美国国家能源技术实验室(NETL)等对使用含水的氨吸收CO2进行的研究表明,传统的单乙醇胺(MEA)工艺用于CO2脱除,CO2负荷能力(吸收每kg CO2/ks吸收剂)低,有高的设备腐蚀率,胺类会被其他烟气成分降解,同时吸收剂再生时能耗高。
比较而言,氨水加工有较高的负荷能力,无腐蚀问题,在烟气环境下不会降解,可使吸收剂补充量减少到最小,再生所需能量很少,而且成本大大低于MEA。
尤其是,NETL 采用Powerspan公司开发的氨水工艺与常规胺类相比,有4大优点:(1)蒸汽负荷小(500 Btu/磅被捕集的CO2);(2)产生较浓缩的CO2携带物;(3)较低的化学品成本;(4)产生可供销售的副产物实现多污染物控制。
在该ECO2工艺中,CO2通过用AA洗涤从烟气中被捕集,AA通过形成二碳酸铵盐吸收CO2。
得到的NH4HCO3溶液可被热法再生,释放出CO2和NH3。
NH3被分离并返回洗涤器。
得到浓缩的CO2物流尤其适用于回收。
脱除CO2在捕集SO2和NOx的下游进行。
捕集SO2和NOx也用AA洗涤,采用Powerspan 公司的ECO技术。
ECO2工艺的中试于2007年在美国俄亥俄州Shadyside的FirstEnergy公司Burger工厂进行。
该中试装置将处理来自电厂排出的1MW当量(约2000立方英尺/分钟)CO2(20吨/天)。
在实验室试验中,ECO2工艺在工业化吸收剂条件下,可去除90% CO2。
按照能源部的经济性分析,对于新的燃用粉煤电厂(采用超临界蒸汽循环),CO2捕集率为90%,采用常规污染控制系统和MEA时,脱除每吨CO2成本为47美元,需电力7.6 k W·h。
而采用基于AA 的CO2捕集ECO2系统成本约为14美元,需电力5.5k W·h。
Powerspan公司的ECO2技术可成为CO2后燃烧捕集最有前途的解决方案。
FirstEnergy公司与当地碳封存合作伴伴合作进行该项目封存试验。
ECO2技术的中型规模试验预期于2008年初在FirstEnergy公司美国俄亥俄州Shadyside的R.E. Burger燃煤电厂中进行。
该ECO2中型装置将从50MW Burger ECO装置中处理1MW的侧线气流(20t CO2/d)。
该工厂在2007年初已在Burger工厂就地钻探了8000英尺试验井,用于就地封存CO2。
该中型设施将是常规燃煤电厂验证CO2捕集和封存的第一次设施。
据测算,与已商业化应用的基于胺类的CO2捕集技术相比,基于氨的CO2捕集技术在成本上可望大大节约。
法国Alstom公司推出先进的吸收剂后燃烧CO2捕集(制冷氨)工艺。
制冷氨工艺是用于后燃烧捕集而开发的几种新工艺之一,它使烟气冷却,回收大量水用于循环,然后按照减少二氧化硫排放的系统所用吸收器相似的方法,利用CO2吸收器。
在洁净烟气中剩余的低浓度氨用冷水洗涤加以捕集,并返回吸收器。
CO2然后被压缩用于提高石油采收率或贮存。
该技术将在现有燃煤电厂改造和新设计中应用。
Alstom公司现已采用制冷氨系统用于5MW的中型项目中。
Alstom 开发的CO2捕集技术将为减少使全球变暖的温室气体排放作出贡献,该技术可为电力工业减少碳排放起重要作用。
2007年3月,美国电力公司(AEP)和法国Alstom公司签署的协议,将使Alstom公司先进的吸收剂后燃烧CO2捕集(制冷氨)工艺于2011年达到全商业化规模应用。
2011年实现商业化规模200MW。
这将是验证后燃烧碳捕集的重要步骤。
设置在瑞典南部Karlshamn电厂的CO2捕集装置,采用Alstom公司基于制冷氨的技术,该装置于2008年投运。
待完成技术评价后,该公司将计划使该技术应用到瑞典其他的电厂。
2007年6月,Alstom公司为转让其基于制冷的CO2捕集技术签署了两项合同,一是转让给E.ON公司在瑞典的电厂,另一转让给Statoil公司在挪威的Mongstad炼油厂。