二氧化碳的捕集与封存技术

863计划资源环境技术领域重点项目

“二氧化碳的捕集与封存技术”课题申请指南

一、指南说明

全球气候变暖已成为国际热点问题，二氧化碳因具有温室效应被普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因之一。如何减少二氧化碳排放，降低大气中二氧化碳浓度，是人类面临的共同难题。研究开发具有我国自主知识产权的、经济高效的二氧化碳捕集与封存技术，推动二氧化碳减排，对于实现我国社会经济可持续发展和营造良好的国际环境具有重要意义。

本项目针对二氧化碳减排的迫切需求，瞄准国际技术前沿，研发吸附、吸收等二氧化碳捕集技术，探索二氧化碳封存技术，为我国二氧化碳减排提供科技支撑，项目下设3个课题。

二、指南内容

课题一、二氧化碳的吸收法捕集技术

研究目标：

研发先进实用的CO2高效吸收溶剂、吸收塔填料以及新型高效吸收分离设备和分离技术，发展CO2吸收分离过程模拟和集成优化新技术，通过关键技术的突破，着重研究解决CO2捕集的高能耗和高

费用问题，进行中间试验并进行技术经济与风险评价，形成具有自主知识产权的吸收法捕集CO2的技术方案。

研究内容：

（1）新型高效吸收溶剂的研制

针对燃煤电厂等工业的CO2排放源，采用分子模拟、分子设计和实验研究相结合的方法开发高性能、低能耗和低腐蚀性的化学、物理及化学物理耦合吸收溶剂。测定其中CO2的吸收溶解度和吸收-解吸动力学，建立相应的溶解度和动力学模型，研究吸收性能和溶剂分子结构的定量关系，根据不同气体情况研制和优化溶剂体系，并进行硫、碳一体化脱除、以及膜—吸收耦合等新技术的探索性研究。

（2）特大型吸收设备强化和过程优化

通过先进的实验测量技术、计算流体力学模拟和实验相结合的方法，研究特大型分离设备强化的途径,研制高效吸收塔填料等塔内构件；发展CO2吸收分离过程模拟优化技术，研究节能降耗的新流程，继而形成吸收法捕集CO2的集成技术方案及开发平台。进行中间试验，获取工艺和能耗数据，进行技术经济与风险评价。

主要考核指标：

（1）针对燃煤电厂等工业的CO2排放源，研发1～2项具有自主知识产权的、国际先进水平的高效吸收溶剂。

（2）研发1～2项具有自主知识产权的、国际先进水平的高效吸收塔填料。

（3）通过过程模拟优化和中间实验，形成1～2种具有自主知识产权的吸收法捕集CO2的新技术。

（4）中间试验规模和指标：

常压（1bar），试验规模为吸收塔径≥200mm，气体处理量≥60万标准立方米/年，对溶剂的指标要求是在气体含8－15％的CO2的情况下对CO2的循环吸收量≥50～60克/升；

中高压（≥20bar），试验规模为吸收塔径≥60mm，气体处理量≥60万标准立方米/年，对溶剂的指标要求是在气体含30～40％CO2的情况下对CO2的吸收量≥37～50克/升；

试验总体技术经济指标为：CO2捕集率≥90％，CO2的捕集成本比现有吸收技术的可比成本下降20％以上。

（5）申请发明专利2～3项。

课题实施年限：

2008年5月至2010年12月

课题经费来源及构成

本课题国拨专项经费控制额不超过700万元，要求承担单位自筹或配套研究经费不少于350万元。

课题二、二氧化碳的吸附法捕集技术

研究目标：

研究开发高效节能的CO2吸附材料，发展CO2吸附分离过程模拟和优化新技术。通过关键技术的突破着重解决CO2捕集的高能耗和高费用问题，进行中间试验并进行技术经济与风险评价，形成具有自主知识产权的吸附法捕集CO2的技术方案。

研究内容：

（1）新型高效吸附材料的制备筛选和基础物性研究

针对燃煤电厂等工业过程产生的气体中CO2的捕集问题，通过分子模拟、分子设计和实验研究相结合的方法，研究和开发具有高选择性、高吸附容量、低解吸能耗的新型吸附分离材料。测定CO2在吸附材料中的吸附基础物性数据，阐明吸附材料结构与其吸附分离CO2性能的内在相关性，为吸附分离整体过程设计提供依据，并最终确立高性能低成本的吸附材料体系。

（2）吸附分离过程优化技术研究

优化设计CO2吸附分离过程的工艺流程，建立实验室规模和中间实验装置，研究确定低操作能耗的工艺参数；开发流程模拟程序并优化分离过程；在确立吸附材料结构和性能与关键设备适配性的基础

上，建立从吸附剂研制到吸附塔设计优化的技术平台，形成吸附法捕集CO2的集成新技术。进行中间试验，进行相关的技术经济可行性评价。

主要考核指标：

（1）针对燃煤电厂等工业过程产生的含CO2气体，开发1～2项具有自主知识产权的、国际先进水平的新型高效吸附剂。

（2）通过过程模拟优化和中间实验，形成变压或变温耦合吸附/脱附的CO2捕集集成新技术。

（3）中间试验规模和指标为：

常压（1bar），气体处理量≥20万标准立方米/年，对吸附剂的指标要求是在气体含8～15％CO2的情况下对CO2的吸附量≥0.035～0.066克/克；

试验总体技术经济指标为：CO2的捕获率≥90%，捕集成本比现有吸附技术的可比成本下降20％以上。

（4）申请发明专利2～3项。

课题实施年限：

2008年5月至2010年12月

课题经费来源及构成

本课题国拨专项经费控制额不超过600万元，要求承担单位自

筹或配套研究经费不少于300万元。

课题三、二氧化碳的封存技术

研究目标：

针对温室气体二氧化碳减排的迫切需求，对陆地或海底地质咸水层的CO2封存技术进行研究。瞄准国外发展的最新动向，研发具有自主知识产权的先进实用的CO2封存技术。通过关键技术突破，发展适合我国地质条件的低成本、实用性CO2封存技术。

研究内容：

（1）咸水层封存能力评价技术

研究CO2封存条件下温度、压力等物理参数、流体化学组成、骨架岩石的矿物组成（包括新生矿物），以及地球化学作用过程（包括溶解和缓冲、矿物沉淀过程）对于固碳（碳捕获）的影响机制，发展咸水层介质CO2封存能力的评价技术。

（2）咸水层CO2封存体的安全性评价技术

研究咸水层地下水循环属性对于封存安全性的影响。研究不同沉积类型盖层的力学性质及其对封存体封闭性的影响。通过岩石力学实验和模拟，研究CO2封存体的水文地质结构对高压突破的影响及盖层破坏机理与过程。开发封存压力影响下毛细作用对CO2扩散影响