《CO2捕集技术》课件
二氧化碳捕集富集
二氧化碳捕集富集
二氧化碳捕集富集主要涉及将二氧化碳从工业生产、能源利用或大气中分离出来，并进行富集的过程。以下是一些常见的二氧化碳捕集富集技术和方法：
燃烧前捕集：
主要运用于IGCC（整体煤气化联合循环）系统中。将煤高压富氧气化变成煤气，再经过水煤气变换后将产生CO2和氢气（H2），气体压力和CO2浓度都很高，因此将很容易对CO2进行捕集。剩下的H2可以被当作燃料使用。
富氧燃烧：
采用传统燃煤电站的技术流程，但通过制氧技术，将空气中大比例的氮气（N2）脱除，直接采用高浓度的氧气（O2）与抽回的部分烟气（烟道气）的混合气体来替代空气。这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体，便于进行后续的处理和封存。
化学吸收法：
通过化学溶剂与CO2发生化学反应，从而达到对二氧化碳的吸收效果。当外部条件如温度或压力发生改变时，反应会逆向进行，使得二氧化碳得以释放，同时吸收剂得以循环再生。在工业上，通常选用呈碱性的化学吸收液来吸收CO2，如醇胺、钾碱和氨水等。
这些技术和方法可以根据不同的应用场景和需求进行选择
和优化，以实现更高效、更环保的二氧化碳捕集和富集。同时，随着科技的进步和创新，未来还可能出现更多新型的二氧化碳捕集富集技术，以更好地应对全球气候变化和环境问题。
二氧化碳的捕集与利用技术
二氧化碳的捕集与利用技术
随着人们对气候变化的担忧，二氧化碳(CO2)的排放成为了全
球关注的焦点。CO2是主要的温室气体，其排放引发的气候变化
已经对人类和其他物种产生了严重的影响。在减少CO2排放的同时，我们还需要找到办法将已经排放的CO2捕集起来，以减缓气
候变化的进程。这就需要利用二氧化碳的捕集和利用技术。
二氧化碳的捕集技术
二氧化碳的捕集技术是指将二氧化碳从大气或其他源头分离出
来的过程。其中最常用的技术包括化学吸收、物理吸附和膜分离。
化学吸收是指将二氧化碳通过溶液与其它化合物进行反应，形
成稳定的产物，从而分离出二氧化碳。最常见的一种化学吸收方
法是利用胺类化合物（如MEA、DEA等）吸收二氧化碳，这是目前研究最广泛、应用最广的化学吸收技术。物理吸附是指将二氧
化碳分离出来，通过吸附剂将CO2吸附在表面，然后减压脱附，
并以更高纯度的形式得到CO2。如气相吸附、ZIF 分子筛等。另外，膜分离技术是指通过选择性渗透的方式，利用特殊的膜材料
将二氧化碳与其他气体分离。这种技术具有操作简单，规模容易
扩大等优点。
二氧化碳的利用技术
当我们将CO2分离并捕集起来之后，如何利用它是一个关键问题。最常见的利用方式包括CO2的封存、CO2的转化为有用的合成材料、CO2的转化为有用的燃料等。
CO2的封存是指将CO2注入地下地层或者水泥固化等方法将其永久固定在地球内部，以避免其进一步增加大气中的浓度。这种技术的实施需要精确的地质勘探和地下水流等因素，以避免对地下水、表面水体和生态环境造成影响。
CO2的转化为有用的化合物是目前CO2利用技术的重要方向之一。其中最常用的是将CO2转化为有机酸或乙醇等，这些化合物可以用于生产各种化学原料和消费品。例如，通过CO2还原制气反应，可以将CO2和氢气转化为一系列烃类化合物。
CO2捕集技术PPT课件
物理吸收法
化学吸收法
物理-化学吸收法
CHENLI
不循环
（吸收剂不再生）
循环
（吸收剂循环使用）
3
2.1.1 CO2物理吸收分离原理
特征：CO2、液体溶剂不发生化学反应。
常用吸收剂： 水、有机溶剂（不反应的非电解质）、有机溶剂水溶液。
特点：1、适用CO2分压高、净化要求不高的情况。 2、再生不需加热，降压、气提。
CO2吸收分离法特点： 设备投入成本低、 分离效果好、 运行稳定、 技术相对成熟
已经在化工、食品行业得到广泛应用
2021/3/7
CHENLI
2
第二章 CO2吸收分离技术
2.1 CO2吸收分离原理
CO2吸收分离法： CO2在溶液中的溶解度与混合气中 其他组分的溶解度不同。
CO2吸收分离法
2021/3/7
2.3.2 吸收剂种类、浓度选择
（1）吸收剂选择：被处理气体的压力、温度、组成、净化要求、吸 收剂物性、 价格；工艺要求：高CO2反应速率、高CO2负荷，易再生、价廉、无毒无腐 蚀等等。
（2）吸收剂浓度：根据腐蚀性和操作经验，一般20%-30%。
2021/3/7
CHENLI
14
• 2.3.3 物料平衡计算 （1）气液平衡关系； （2）操作线方程以及最小液气比 （3）解吸过程的最小液气比
co2富集技术
co2富集技术
CO2富集技术主要有三种：燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集
燃烧前捕集：主要应用在IGCC（整体煤气化联合循环）系统中。该技术将煤炭气化与燃气—蒸汽联合循环有效地结合起来，实现了能量的梯级利用。煤炭在气化炉中被转化为煤气，煤气再经过处理，将其中的CO2分离出来，剩下的H2则被当作燃料使用。这种技术的捕集系统小，能耗低，效率高，对污染物的控制能力强。
富氧燃烧：采用传统燃煤电站的技术流程，但通过制氧技术，将空气中大比例的氮气脱除，直接采用高浓度的氧气与烟道气的混合气体来替代空气。这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体，可以直接进行处理和封存。然而，该技术面临的最大难题是制氧技术的投资和能耗太高。
燃烧后捕集：即从燃烧设备（锅炉、燃气机等）化石燃料燃烧的烟气中采用化学或物理方法对CO2进行选择性富集。目前常用的CO2分离技术主要有化学吸收法（利用酸碱性吸收）和物理吸收法（变温或变压吸附），此外还有膜分离法技术。这种技术相对成熟和简单，不需要大面积改造电厂，只需对原有电厂小幅改造即可满足脱碳要求，因此被认为是未来应用范围最广泛的碳捕集技术。
化学中的CO2捕集与利用技术
化学中的CO2捕集与利用技术随着全球工业化的进程不断加快，人类的生活和工作产生的二
氧化碳排放量也在高速增长，导致全球气候变化日益严峻。因此，如何有效地减少CO2排放和利用CO2成为了当今社会亟需解决的问题。化学中的CO2捕集与利用技术则成为了近年来一个研究热点。
一、CO2捕集技术
CO2捕集技术可分为物理吸附捕集和化学吸收捕集两类。物理
吸附是指利用材料的孔隙结构直接吸附CO2，如后纳米多孔材料、金属有机框架材料和纳米碳管等，其适用于低浓度CO2的捕集。
化学吸收则是指通过反应的方式，将CO2和吸收剂反应得到固体
或液态化合物。一般利用碱液、酸液、碳酸盐或氨水等作为吸收
剂进行反应，其中碳酸盐是最具研究和应用前景的一种吸收剂。
二、CO2利用技术
CO2的利用技术包括化学转化、碳捕捉与存储和甲烷制氢。其
中化学转化是利用CO2作为碳源制备高附加值化学品的技术，如
CO2与水反应得到碳酸氢盐，碳酸氢盐可进一步转化为氢、甲醇、丙酮等。另外一种利用方式是通过CO2的还原制备化学品，如
CO2和甲醇反应得到甲醛等。
三、CO2捕集与利用应用前景
CO2捕集与利用技术应用前景很广泛。首先应用于化工领域，
可用于工业碳排放量的缩减和优化，通过CO2的转化和利用降低
碳排放量。此外，CO2捕集与利用技术还意义重大地对于清洁能
源领域的发展，例如CO2可作为化学转化反应的碳源，制备氢能源，并可以利用甲烷制得氢气，从而可以为可再生能源的市场发
展创造更好的条件。
总体而言，CO2捕集与利用技术的研究和应用势必会推动能源
产业和生态环境的双重发展。未来，随着技术的不断完善和应用
co2捕集和利用技术
co2捕集和利用技术
CO2捕集和利用技术是指通过各种方法将二氧化碳（CO2）从工业排放、能源生产、燃烧过程等源头捕集，并将其转化为有用的产品或将其长期储存和利用的技术。
CO2捕集技术主要包括以下几种：
1. 吸附：利用吸附材料将CO2分离并捕集。
2. 吸收：通过将CO2溶解在溶液中来捕集CO2，常用的溶液
包括氨水等碱性溶液。
3. 燃烧后捕集：将CO2从燃烧产生的烟气中捕集。
CO2利用技术主要包括以下几种：
1. CO2转化为化学品：将CO2转化为石油、石化、化肥等产
品的原料，例如通过催化剂将CO2转化为甲醇。
2. CO2转化为燃料：将CO2与水或氢反应，产生甲烷或其他
可燃气体。
3. CO2储存：将捕集的CO2长期储存，通常将其注入地下储
层或岩石中。
CO2捕集和利用技术的发展具有重要的环境和经济意义。通
过捕集和利用CO2，可以减少温室气体排放，减缓气候变化
的进程。同时，将CO2转化为有用的产品能够创造经济价值，推动低碳经济的发展。
CO2回收及捕集技术
汇报提纲
一、二氧化碳回收和捕集的意义
1、 二氧化碳排放现状 2、二氧化碳回收和捕集的重要性
二、二氧化碳回收和捕集技术
三、技术推广应用前景
二氧化碳排放现状
石油、煤、天然气等化石燃料的大量使用，排出大量的 CO2废物，使大气中CO2的含量逐年增加，造成严重的环境 污染，引起全球的“温室效应”，带来一系列的负面影响。如 何降低CO2的排放量，变废为宝，实现其分离回收与综合利 用，将成为21世纪最为重要的能源与环境问题之一。 据报道 ,全球每年排放 CO2 达240 亿t ,其中90亿 t 为 污染环境的废气 ,我国每年 CO2 的排放总量超过 15 亿 t ,仅次于美国。
超临界流体萃取 当 CO2 的温度和压力均高于其临界值 ( t =3111 ℃,P = 7.
38 MPa)时 ,称为超临界 CO2。此时的 CO2 流体具有独特的物理化学性质 , 密度接近液体 ,粘度又与气体相似 扩散系数为液体的 10～100倍 ,具有良 好的流动和传递性能。以 CO2 为萃取剂 ,在超临界的条件下进行萃取 ,其 萃取能力远远大于有机溶剂。CO2 超临界萃取在医药、 香料、 化妆品、 高附加值精细化工等领域将有很好的发展前景 ,并取得显著的经济效益。
吸附——解吸
含CO2混合气
吸附剂颗粒
吸附剂放其中
吸附选择性 吸附可逆性
二氧化碳的捕集、封存与综合利用
二氧化碳的捕集、封存与综合利用
前言
近年来，温室效应加剧问题使环境与经济可持续发展面临严峻的挑战。因此，引起温室效应和全球气候变化的二氧化碳的减排技术成为各国关注的焦点，如何从源头减少二氧化碳排放和降低大气中二氧化碳的含量成为挑战人类智慧的难题。中国作为一个发展中国家，主要以煤炭的消费为主，主要的CO2排放源为燃煤的发电厂。从总量上看，目前我国的二氧化碳排放量已位居世界第二，预计到2025年，我国的CO2总排放量很可能超过美国，位居世界第一。因此，我国急需对所排放的二氧化碳进行捕获研究，以缓解我国的空气污染压力。目前CO2的应用领域得到了广泛开拓，除了众所周知的碳酸饮料、消防灭火外，工业、农业、国防、医疗等部门都在使用CO2。科学研究己经证明，CO2具有较高的民用和工业价值:以CO2为原料可合成基本化工原料；以CO2为溶剂进行超临界萃取；还可应用于食物工程、激光技术、核工业等尖端高科技领域；近年来开发出的新用途如棚菜气肥、保鲜、生产可降解塑料等也展现出良好发展前景。[1]
1.CO2捕集系统
CO2捕获技术发展的方向是降低技术的投资费用和运行能耗。依据捕获系统的技术基础和适用性，通常将火电厂CO2的捕集系统分为以下4种：燃烧后脱碳、燃烧前脱碳、富氧燃烧技术以及化学链燃烧技术。
1.1 燃烧后脱碳
燃烧后脱碳是指采用适当的方法在燃烧设备后，如电厂的锅炉或者燃气轮机，从排放的烟气中脱除CO2的过程。
在燃烧后捕集技术中，由于烟气中CO2分压通常小于0. 15个大气压，因此需要与CO2结合力较强的化学吸收剂分离捕集CO2，用于CO2捕集的化学吸收剂主要是能与CO2反应生成水溶性复合物的有机醇胺类。目前在CO2捕集方面研究和采用较多是醇胺法(MEA法)。[2]
co2的捕集和利用
co2的捕集和利用
二氧化碳的捕集和利用主要分为以下步骤：
1.捕集：将二氧化碳从工业生产、能源利用或大气中分离出来，以备后续处理的过程。主要分为燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧、化学链捕集和直接从大气中捕集（DACCS）。
2.输送：将捕集的二氧化碳通过管道、压缩运输等方式，运送到可利用或可封存场地的过程。
3.封存：将捕集的二氧化碳注入深部地质储层，使二氧化碳与大气长期隔绝，从而进入“休眠态”。主要的封存方式有陆地封存、海洋封存和碳酸盐化固体封存三种。
4.利用：通过工程技术手段，对捕集的二氧化碳实现资源化利用的过程。这也是“化碳为宝”的关键一步，二氧化碳可以被用于生产聚乙烯，也可以用于生产植物油、碱式碳酸钠、纤维素、乙烯等用途。
请注意，二氧化碳的捕集和利用是一个复杂且成本较高的过程，但随着环保意识的增强和技术的进步，相信未来会有更多的发展。
二氧化碳的捕集
常用的CO2回收利用方法有：
（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，目前该技术在国内处于开发阶段。
（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。
1? 脱除CO2新溶剂
巴斯夫公司和日本JGC公司已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）从燃烧过程产生的烟气中加以捕集，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/kgCO2，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，可给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所需能量约少20%。因为KS-1和 KS-2对热更稳定、腐蚀性也比MEA小，因此操作时胺类的总损失约为常规吸收剂的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，CO2回收费用（包括压缩所需费用）约为20美元/tCO2，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了这一技术，可从烟气中回收 200tCO2/d。
二氧化碳捕集、利用与封存技术
一、引言
在工业化和城市化进程中，将温室气体排入大气已经导致全球变暖、造成气候变化。二氧化碳（CO2）是温室气体的主要来源，2018年，全球CO2排放量达到33.1 Gt，大约占温室气体排放量的67%。因此，大气中CO2的浓度显著增加（大约为百万分之412）。二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）是潜在的颠覆性技术，有助于应对气候变化挑战。CCUS用于捕集发电厂、工业厂房等排放源以及大气中的CO2。捕集的CO2可用作原料，或者注入地表深处，被永久地安全封存。
CCUS（使用生物质时，也称为生物质能碳捕集、利用与封存）是一种能大规模实现净零排放的技术，可用于现有的燃煤和燃气发电厂，有助于在发电时降低碳排放量。除了为供电行业做出贡献之外，对于在生产过程中会产生CO2的钢铁、水泥、玻璃、陶瓷、化学品制造等工业，要实现深脱碳，CCUS可能是唯一具有可扩展性和成本效益的选择。政府间气候变化专门委员会（IPCC）和国际能源署（IEA）开展的分析表明，CCUS是实现2050年“净零”（Net Zero）目标的关键；如《巴黎协定》所述，CCUS有助于减少1/6的全球CO2排放量，能将全球气温升幅控制在1.5 ℃以内。如果不能成功应用CCUS，应对气候挑战则会耗费更多财力。例如，在不应用CCUS的情况下，中国实现长期气候变化缓解目标需要多花费25%的费用。
第2章着重讨论碳捕集的化学吸收，并对此展开了详细讨论。第3章的主题是电催化还原CO2，因为该方法在CO2利用方面颇具潜力。最后，第4章着重论述基本的CO2圈闭机制，该机制对于CO2封存具有重要意义。
二氧化碳捕集2
电厂减排CO2主要是从烟气中分离回收CO2.分离回收的技术有吸收分离法、吸附分离法、膜法、低温蒸馏法等.
2. 1吸收分离法
吸收分离法可按照吸收分离原理的不同,分为化学吸收法、物理
吸收法和混合溶剂吸收法.这种方法只在气源中φ(CO2)低于20%时才适用[7].
化学吸收法是利用CO2和某种吸收剂之间的化
学反应将气体从烟道气中分离出来的方法.由于
CO2为酸性气体,其反应原理为弱碱和弱酸进行可逆
反应生成一种可溶于水的盐,然后在还原塔内加热
富CO2的吸收液使CO2解析出来,同时吸收剂得以
再生[8].化学吸收剂有机吸收剂、无机吸收剂和混合
吸收剂,如MEA、DEA、MDEA、K2CO3等.化学吸收法
中吸收液直接与烟道气接触,因此有很高的选择性,
应用广泛,技术成熟,但此法耗能较大.该法适合于
中等或较低CO2分压的烟气[9],所以适用于火电厂
烟道气中低浓度CO2的分离回收.
物理吸收法主要是以水、甲醇、碳酸丙稀脂等作
为吸收剂,利用在这些溶液中的溶解度随压力的改变
而改变的原理来吸收气体.所选的吸收剂须对CO2的
溶解度大、选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性、性能稳
定[10].此方法中的吸收剂多为有机溶剂,一般来讲,有
机溶剂吸收的能力随压力增加和温度下降而增大,反
之则减小.溶剂中的溶解度服从亨利定律,因此本法
适用于较高分压的烟气,而CO2去除率较低.
混合溶剂吸收法的溶剂是由特定的物理溶剂和
化学溶剂混合而成[11].在常用的溶液中,以环丁矾
最为著名,吸收过程一般采用吸收再生系统.此类工
艺应用较少,但在某些情况下也可作为一种有效的
co2捕集与利用
co2捕集与利用
1. 什么是CO2捕集与利用？
CO2捕集与利用是指利用特定技术将大气中的二氧化碳(CO2)捕集并转化为有用的化学品或燃料。这种技术可以帮助减少大气中的温室气体排放，从而缓解全球气候变化的影响。
2. CO2捕集技术有哪些？
目前，CO2捕集技术主要包括物理吸附、化学吸收和膜分离三种方式。物理吸附是指利用吸附剂将CO2从气体中分离出来，化学吸收则是通过化学反应将CO2转化为其他化合物，而膜分离则是利用特定的膜将CO2从气体中分离出来。
3. CO2捕集技术的应用领域有哪些？
CO2捕集技术可以应用于多个领域，包括化工、石油、钢铁、水泥等工业领域，以及发电、交通等领域。在这些领域中，CO2捕集技术可以帮助降低温室气体排放，减少环境污染，同时也可以实现资源的回收利用。
4. CO2捕集与利用的优势是什么？
CO2捕集与利用的优势在于可以帮助减少温室气体排放，缓解全球气候变化的影响。此外，CO2捕集与利用还可以实现资源的回收利用，降低生产成本，提高经济效益。
5. CO2捕集与利用的未来发展趋势是什么？
随着全球环境保护意识的不断提高，CO2捕集与利用技术将会得到更广泛的应用。未来，CO2捕集与利用技术将会更加成熟、高效、经济，同时也会出现更多的应用领域，为人类的可持续发展做出更大的贡献。
CO2的捕集与埋存
二氧化碳的捕集和地质埋存
二氧化碳的捕集和地质埋存( carbon capture and geological storage )是利用吸附、吸收、 低
温及膜系统等技术将废气中的
C02捕集下来，并将从发电厂、炼油厂、玻璃厂、水泥厂 能大型排放源的源头捕集的
C02液化压缩，用管道输送到地下深处长期或永久性“填埋”
在地质体中。
Dispersed CO am 亡门drm 亡nt 匚 ■ Coal bed
methane
formations
仁arbon dioxide uptake by forests, biornass plants tons and degraded mine land^ that are restored Carbon-based production t 皀.g. fuels, power, wood ・ plEit 引
J Deep aquifer Capture and separation Pond with bact 亡「ia Pipelines
Geological forrnationE Depleted oil gas reservoirs
5.1.1 Geological storage technology and mechanisms
The source docume nt for this Digest states:
Geological storage of CO2
This sect ion exam ines three types of geological formatio ns that have received exte nsive con siderati on for the geological storage oCO2： oil and gas reservoirs,deep sali ne formati ons and unmin able coal beds (Figure TS.7). In each case, geological storage of CO2 is accomplished by injecting it in dense form into a rock formation below the earth?ssurface. Porous rock formations that hold or (as in the case of depleted oil and gas reservoirs) have previously held fluids, such as n atural gas, oil or brin es, are pote ntial can didates foCO2 storage. Suitable storage formatio ns can occur in both on shore and offshore sedime ntary bas ins (n atural large-scale depressi onsin the earth?scrust that are filled with sediments). Coal beds also may be used for storage of CO2 (see Figure TS.7) where it is unlikely that the coal will later be mined and provided that permeability is sufficient. The option of storing CO2 in coal beds and enhancing metha ne producti on is still in the dem on strati on phase (see Table TS.1).
二氧化碳的捕捉与封存技术PPT课件
一、二氧化碳的来源及排放 二、二氧化碳的捕捉 三、二氧化碳的封存 四、CCS应用现状及未来发展趋势
第1页/共62页
一、二氧化碳的来源及排放
• 二氧化碳的来源 二氧化碳的主要排放源为化石燃料燃烧
第2页/共62页
其中，化石燃料使用所释放的 的二氧化碳量占人类活动二氧化碳 的排放量的80%以上，而人类毁林 行为和生物代谢排放的二氧化碳量 占全球温室气体排放总量的17.3%
工业部门, 20%
燃料转化部 门, 26%
电力生产部 门, 54%
ACT Map情景和BLUE Map情景中CCS的使用
第37页/共62页
CCS对电力生产预测
• 电力生产消耗了全球总化石燃料消耗量的32%， 其二氧化碳排放占能源相关二氧化碳排放的41% • 基于对电力生产能效提高潜力的预测，提高电 力生产效率为减少对化石燃料的依赖、帮助应对 气候变化和提高能源安全提供了重要机遇 • 这也是使CCS能够得以应用的一个关键步骤， 因为捕集和封存过程只在高效率电厂才有意义
美国、中国、俄罗斯、日本和印度 是世界5个最大的二氧化碳排放国
第6页/共62页
第7页/共62页
全球二氧化碳排放现状及特征
• 全球二氧化碳排放总量持续增长
自工业革命以来，全球经济保持较高的增长度， 工业和交通运输业占经济的比重在相当长的时期内持 续上升，化石能源消费的迅速增长，导致了全球二氧 化碳排放量的急剧增长，并且保持了持续增长的态势。
二氧化碳的捕集与应用技术
二氧化碳的捕集与应用技术
二氧化碳（CO2）是一种常见的气体，在大气中占据着重要的位置。然而，由
于人类活动的影响，二氧化碳排放量不断增加，对环境和生态系统造成了严重的影响。因此，开发二氧化碳捕集和利用技术变得尤为重要。
一、二氧化碳的捕集技术
1.化学吸收法
化学吸收法是一种常见的二氧化碳捕集技术，主要通过吸收剂捕集二氧化碳。
当二氧化碳从烟气中经过吸收剂时，会与吸收剂发生化学反应，从而降低二氧化碳的排放量。目前常用的吸收剂包括胺类、碳酸物类和新型吸收剂。
2.物理吸附法
物理吸附法又称为压缩吸附法，是通过压缩空气来捕集二氧化碳。当烟气中的
二氧化碳经过吸附剂时，二氧化碳与吸附剂物理吸附，从而减少二氧化碳的排放量。目前常用的吸附剂包括活性炭、分子筛和氧化锆等。
3.生物降解法
生物降解法主要是通过微生物和植物等生物体进行二氧化碳的捕集。通过调节
条件和优化基质，可以增加微生物或植物对二氧化碳的吸收量。目前常用的微生物包括微生物菌株、藻类和真菌，常用的植物包括橡胶树、青海湖湖滨土壤植物和绿色微环境等。
二、二氧化碳的应用技术
1.化学利用
化学利用是二氧化碳的一种常见使用方式。二氧化碳可以与水反应，形成碳酸氢根离子，也可以同一分子反应形成碳酸二酯，是生产化肥、塑料等化学品的重要原料。
2.生物利用
生物利用是指通过植物、微生物等生物体将二氧化碳转化为油脂、蛋白质等有机物质。其中，常见的利用方式包括微生物合成生物柴油、利用植物生产生物质量等。
3.物理利用
物理利用是指利用二氧化碳的物理性质，在各个领域进行利用。例如：利用二氧化碳制作碳化硅、钙质等材料，制冷技术等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
加热或其它方式解吸再生，循环使用。
《CO2捕集技术》
3.1吸附分离原理
合成氨、制氢、天然气净化过程含有吸附脱除CO2工艺
PSA-变压吸附
吸附工艺
TSA-变温吸附
PSTA-变压变温吸附
电厂烟气特点：气体流量大，CO2分压低，出口温度高， 含大量杂质气体。
新设备：中空纤维膜反应器、超重力旋转反应器
《CO2捕集技术》
2.2.3高效低能耗富液再生技术
• 传统化学吸收法再生工艺：能耗高
• 美国Praxair：抗氧化吸收工艺 • 美国DOE/NETL：CO2压缩热回收利用工艺 • Jassim：变压再生、再生气体分级压缩 • Teramoto：毛细管式超滤膜 • Bhaumik：减压工艺。
CO2捕集与封存技术
CO2捕集：燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧捕集
CO2封存： 转化为无机碳酸盐、工业应用、注入海洋深处、 注 入地Fra Baidu bibliotek岩层
燃烧后捕集
吸收分离法
吸附分离法 膜法 低温蒸馏法 化学链燃烧法 《CO富2捕集氧技术燃》 烧法
第二章 CO2吸收分离技术
吸收分离法：国际上采用的主要方法之一
CO2吸收分离法特点： 设备投入成本低、 分离效果好、 运行稳定、 技术相对成熟
稳定的盐，一定条件逆向分解释放CO2再生，从而达到 目的。 特点：低温吸收CO2，富液高温释放，吸收剂再生。
《CO2捕集技术》
• 工艺配置：不循环工艺、循环工艺。（吸收剂是 否循环）
不循环：工艺配置简单，净化能量消耗小，吸收剂 消耗费用增加，废液吸收剂处理困难。
循环：吸收剂消耗少，能耗高，工艺配置复杂。 （采用较多）
《CO2捕集技术》
2.2.4典型化学吸收技术
1.碳酸钾法 CO2+K2CO3+2H2O=2KHCO3
适用于合成氨工艺气、天然气和粗氢气回收CO2 活化热碳酸钾法：提高吸收温度、压力，同一温度下降压解吸 反应速率提高，需加入活性剂提高吸收、解吸速率并减轻腐蚀。
2.Solfinol法
物理-化学法，低压：有机胺与CO2反应，高压：CO2物理溶解。缺点： 溶剂易降解，价格高
原理：气体与吸收剂活性组分反应，升温分
解
释放起始组分。
气体溶解度影响因素： 物理溶解度、化学反应平衡常数、化学反应当量比
吸收剂再生：升温，不是降压。
《CO2捕集技术》
2.2 CO2化学吸收分离关键技术
化学吸收法：气液反应脱除气相中易溶于吸收液的方法。 实质：碱性吸收剂与混合气中CO2发生化学反应，形成不
已经在化工、食品行业得到广泛应用
《CO2捕集技术》
第二章 CO2吸收分离技术
2.1 CO2吸收分离原理
CO2吸收分离法： CO2在溶液中的溶解度与混合气中 其他组分的溶解度不同。
CO2吸收分离法
物理吸收法 化学吸收法 物理-化学吸收法
《CO2捕集技术》
不循环
（吸收剂不再生）
循环
（吸收剂循环使用）
2.1.1 CO2物理吸收分离原理
• 2.3.4 填料吸收塔和解析塔设计 （1）填料选择。 （2）塔径计算 （3）塔高计算
《CO2捕集技术》
第三章 CO2吸附分离技术
《CO2捕集技术》
目录
1
吸附分离原理
2 吸附分离CO2技术
3
吸附工艺
《CO2捕集技术》
3.1吸附分离原理
吸附分离：基于气体、液体与吸附剂活性点之间的分 子间引力来实现。
《CO2捕集技术》
• 电厂烟气特征：烟气分压低、流量大、处理前后压降要 求高。
• 目前电厂常用吸收剂：一乙醇胺（MEA） 缺点：再生能耗大、易与杂质气体反应、高温腐蚀、黏 度偏大、价格偏高。
新吸收剂研究方向： 1.氨水: 效率优于MEA，价格优势；易挥发，再生分离困
难，易二次污染。 2.离子液体：新型熔融盐，高CO2吸收负荷，再生简单；
3.醇胺法
分子含羟基（可使蒸汽压降低增加水溶性）、胺基（使水 溶液显碱性）与CO2反应机理相当复杂。吸收能力决定于 其碱性强弱。
《CO2捕集技术》
2.3 CO2化学吸收分离工艺设计
2.3.1 收集基础资料，明确设计目标
（1）基础资料收集：空间、位置、温度、压力； （2）明确任务：气体处理量、分离要求、操作温度、操作压力、物料腐蚀等。
新技术、新工艺应用与烟气脱除CO2
《CO2捕集技术》
典型CO2化学吸收分离五大系统： 吸收装置、解吸装置、能量交换装置、系统动力装
置、系统辅助装置。
《CO2捕集技术》
《CO2捕集技术》
2.2.1吸收剂优化选择
• 1.溶剂吸收容量（溶解度、与温度压力关系） • 2.溶剂选择性 • 3.饱和蒸汽压力（不应太大，以免溶剂损耗，溶剂沸点
要高） • 4.沸点（高于150℃） • 5.凝固点（较低） • 6.密度（影响较低，选用密度较低的吸收剂） • 7.黏度（影响传质传热，选用黏度小的吸收剂） • 8.热化学稳定性 腐蚀性、环境影响、毒性等等。
特征：CO2、液体溶剂不发生化学反应。
常用吸收剂： 水、有机溶剂（不反应的非电解质）、有机溶剂水溶液。
特点：1、适用CO2分压高、净化要求不高的情况。 2、再生不需加热，降压、气提。 3、工艺简单，操作压力高，CO2回收率低。 4、气体一般需预处理（烟气脱硫脱硝）。
《CO2捕集技术》
2.1.2 CO2化学吸收分离原理
2.3.2 吸收剂种类、浓度选择
（1）吸收剂选择：被处理气体的压力、温度、组成、净化要求、吸 收剂物性、 价格；工艺要求：高CO2反应速率、高CO2负荷，易再生、价廉、无毒无腐蚀 等等。
（2）吸收剂浓度：根据腐蚀性和操作经验，一般20%-30%。
《CO2捕集技术》
• 2.3.3 物料平衡计算 （1）气液平衡关系； （2）操作线方程以及最小液气比 （3）解吸过程的最小液气比
黏度高，易分解产生毒性。 3.混合胺：一二级醇胺CO2反应效率高，三级醇胺CO2吸
收负荷高。
《CO2捕集技术》
2.2.2反应设备传质强化技术
• 传统化学吸收法反应设备：填料塔。
优点：技术成熟，强有力的市场应用。 缺点：混合、传质速率低，塔设备尺寸巨大，气液
直接接触导致吸收剂夹带、沟流、鼓泡等。
降低尺寸和投资的关键： 1.反应设备传质强化（填料革新、应用新吸收设备） 2.解决气液接触操作问题