淺談co2的分離與回收

1、<p>　　淺談CO2的分離與回收</p><p>　　摘 要：由于石油、煤、天然氣等化石燃料的使用，排除了大量的CO2含量逐年增加。據(jù)計(jì)算，目前每年排入大氣的CO2高達(dá)290億噸，而約有一半的CO2存留于大氣之中，工業(yè)化前空氣中CO2的濃度是280 ×10-6 moI/1，現(xiàn)已高達(dá) 360×10-6 moI/1。CO2已造成嚴(yán)重的污染，引起全球的溫室效應(yīng)，溫室效應(yīng)引起的生態(tài)環(huán)境變化

2、又威脅著人類的生存與發(fā)展。因此，防治CO2濃度繼續(xù)上升已成為保護(hù)地球環(huán)境的重要課題。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：CO2 分離 回收 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TQ116.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2014）03-0277-01 </p><p>　　一、分離和脫除C02的意義及應(yīng)用 </p><p>　　1

3、.CO2的溫室效應(yīng)。近年來(lái)，被稱為空中死神的“酸雨”已在我國(guó)長(zhǎng)江以南廣大地區(qū)頻頻降臨，目前，酸雨區(qū)面積已占國(guó)土總面積的近50%，并正在日益擴(kuò)大。酸雨是指pH值小于5―6的雨雪或以其他方式形成的大量的大氣降水，如霧、露、霜等，是一種嚴(yán)重的大氣污染現(xiàn)象，主要是由空氣中的SO2、CO2等酸性氣體溶入其中而造成的。 </p><p>　　2.燃料中酸氣的危害。天然氣是重要的化工原料和清潔能源，人類的需要量不斷增加。在能源

4、結(jié)構(gòu)中，我國(guó)天然氣約占能源總量的2%，而國(guó)外的比例達(dá)20%。但是新采集的天然氣通常含有6―14% CO2和大于10%H2S（某些地區(qū)高達(dá)71%）。另外水煤氣和高爐氣中也都含有大量的酸性氣體，這些酸性氣體不僅影響商品氣體質(zhì)量，而且在溫度低時(shí)與其中的水分結(jié)合形成酸液，嚴(yán)重腐蝕設(shè)備、管線。 </p><p>　　3.三次采油中的CO2利用。石油采集中由于壓力不斷下降，為提高采出率常采用注入CO2的強(qiáng)化采油技術(shù)（Enha

5、ncedoil Recovery，簡(jiǎn)稱EOR）來(lái)提高石油采收率，近年在發(fā)達(dá)國(guó)家推廣運(yùn)行很快。高壓CO2注入油田后，有助于提高采油率，特別是經(jīng)過(guò)一次和二次采油后的衰老油井，通過(guò)壓入CO2對(duì)殘留在井下的石油可進(jìn)行第三次開采。但被采集到石油及涇類氣體中含有相當(dāng)高濃度的CO2（一般50―80%），為了降低采油成本，提高采油量，必須從伴生氣中把CO2分離出來(lái)再注入油中，而回收和分離CO2直接關(guān)系到石油產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。 </p>&

6、lt;p>　　4.封閉場(chǎng)所CO2的脫除。在密封或半密封的可居住環(huán)境中（如潛艇及空間站），不斷除去由生理活動(dòng)產(chǎn)生的CO2非常重要。即從呼出空氣中分離高濃度的CO2、循環(huán)利用有限空間也是一個(gè)相當(dāng)重要的課題。 </p><p>　　5.碳資源。20世紀(jì)70年代的全球能源危機(jī)使人們已清楚的認(rèn)識(shí)到地球上的礦產(chǎn)資源是有限的，目前世界上應(yīng)用最廣的碳源―石油與天然氣到下世紀(jì)中葉將枯竭，必須有新碳源補(bǔ)進(jìn)去，而豐富的CO2完全

7、可以作為新碳資源。另外CO2未做碳源，其最大優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)解決由CO2累計(jì)后產(chǎn)生的溫室效應(yīng)問(wèn)題，使地球上CO2達(dá)到良性循環(huán)，所以CO2的利用越來(lái)越受到人們的重視，許多國(guó)家都在研究把CO2作為“潛在碳資源”加以利用。 </p><p>　　世界上許多國(guó)家對(duì)CO2的資源利用十分重視，如加拿大、美國(guó)、英國(guó)和日本等積極開展回收和轉(zhuǎn)化CO2的研究工作，有的國(guó)家還通過(guò)立法（如挪威對(duì)排放CO2征稅）及國(guó)家財(cái)政支持引導(dǎo)人們加快C

8、O2轉(zhuǎn)化工作的開展。因此，CO2的脫除和分離已成為關(guān)于能源和環(huán)境的重要課題，如何降低CO2排放量使之變廢為寶，實(shí)現(xiàn)其分離回收與綜合利用，已成為本世紀(jì)最為重要的能源與環(huán)境的問(wèn)題之一。 </p><p>　　二、CO2的分離與回收技術(shù) </p><p>　　工業(yè)上CO2的分離回收技術(shù)種類很多，歸納起來(lái)，可分為以下幾種：吸收法、吸附法、深冷法和膜法。 </p><p>　

9、　1.吸收法：吸收法可分為物理吸收和化學(xué)吸收。物理吸收法是在加壓下用有機(jī)溶劑對(duì)酸性氣體進(jìn)行吸收來(lái)分離和脫除酸性成分，并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。溶液的再生通過(guò)降低實(shí)現(xiàn)，因此所需再生能量相當(dāng)少。該法關(guān)鍵是確定優(yōu)良的吸收劑。所選的吸收劑必須對(duì)CO2的溶解度大，選擇性好，沸點(diǎn)高，無(wú)腐蝕，性能穩(wěn)定。典型的物理吸收法有shell公司的環(huán)丁砜法、Norton公司的聚乙醇二甲醚法、Lurgi公司的甲醇法，另外還有N―甲基吡咯烷酮法和粉末溶劑法（所用溶劑為碳酸丙

10、烯脂）等?；瘜W(xué)吸收法使原料氣和化學(xué)溶劑在吸收塔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。CO2被吸收至溶劑中稱為溶液。富液進(jìn)入脫吸塔加熱分解出CO2從而達(dá)到分離回收的目的。所用的化學(xué)溶劑一般是K2CO3水溶液或乙醇胺類的水溶液，化學(xué)吸收法的關(guān)鍵是控制好吸收塔和解吸塔的溫度與壓力。 </p><p>　　2.吸附法：吸附法是利用固態(tài)吸附劑對(duì)原料混合中的CO2選擇性可逆吸附作用來(lái)實(shí)現(xiàn)分離回收的。吸附法有兩種，一種是加壓將吸收劑和含CO2的混合

11、氣體接觸，選擇吸附CO2后加壓將吸附的CO2脫附，此法稱變壓吸附法（PSA）；另一種是在低溫下將吸附劑和含CO2的混合氣體接觸，選擇吸附CO2后，加熱將吸附的CO2脫附，此法稱變溫吸附法（TSA）。目前TSA法占大多數(shù)，常用的吸附劑有天然沸石，分子篩，活性氧化鋁，硅膠，活性碳等。 </p><p>　　3.低溫蒸餾法：低溫蒸餾法即深冷法，是低溫下將混合氣冷卻、蒸餾分離的方法，該法雖原理簡(jiǎn)單，但設(shè)備龐大，耗能較高，

12、一般很少使用，主要用于分離回收油田伴生氣中的CO2。整個(gè)流程包括乙烷回收，甲醛脫除，添加劑回收和CO2回收。 </p><p>　　4.膜分法：膜法氣體分離的基本原理是根據(jù)混合氣體中的各組分在壓力的推動(dòng)下透過(guò)的傳遞速率不同，而達(dá)到分離目的。對(duì)不同結(jié)構(gòu)的膜，氣體通過(guò)膜的傳遞擴(kuò)散方式不同，因而分離機(jī)理也各異。在工業(yè)上具有使用價(jià)值的酸氣分離膜是高分子膜。 </p><p>　　上世紀(jì)70年代末，

13、美國(guó)休斯頓的cynara公司開始實(shí)施sacroc計(jì)劃，內(nèi)容是大規(guī)模的用膜法分離CO2。后來(lái)該公司又與道化學(xué)公司聯(lián)合投資，并采用他們的膜分離技術(shù)和膜裝置，正常運(yùn)轉(zhuǎn)18個(gè)月后未發(fā)現(xiàn)分離膜有明顯損壞現(xiàn)象。美國(guó)Envirogerics system 公司開發(fā)一種名為“Gasep”的新型CO2分離裝置，是采用醋酸纖維素不對(duì)稱膜（活性層為10mm，多孔性支撐層約為0.2mm）以螺旋卷式膜組件構(gòu)成，從天然氣中分離回收CO2，該膜使用三年仍無(wú)明顯損壞。

14、上世紀(jì)80年代后期歐洲也制訂了旨在發(fā)展膜法從天然氣中分離H2S、CO2的“Brief”計(jì)劃；同期日本規(guī)劃的“Sunshine”計(jì)劃也制定了“分離膜復(fù)合甲烷氣制造”的研究項(xiàng)目；德國(guó)提出的“Kresiaufgaetz”環(huán)保綜合開發(fā)計(jì)劃中包括設(shè)立CO2膜分離裝置，并將由此得到的CO2合成甲醇燃料，實(shí)現(xiàn)可用物質(zhì)的循環(huán)使用，達(dá)到CO2等氣體的“零排放”。 </p><p>　　我國(guó)對(duì)這方面研究起步較晚。目前，對(duì)此項(xiàng)研究大多

15、集中在中科院和一些高等院校等單位，且研究?jī)?nèi)容偏重于膜材料的制備，對(duì)組件裝置及過(guò)程優(yōu)化等方面研究較少。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]吳克明，黃松榮，F(xiàn).Concha. 溫室氣體CO_2的分離回收及其資源化[J]. 武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，04：365-369. </p><p>