对温室气体Co2的治理
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关键词：co2 ，温室气体，气候变化，节能减排，碳捕捉
温室气体指 的是大 气中能吸 收地面反射 的太阳辐射， 并重新发射辐射 的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。它们的作用是使地球 表 面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用。这种温室气 体使地球变得更温暖的影响称为温室效应。人类活动成因的、其中主要为工业释 放的 CO2 温室性气体已经导致大气中总碳荷载急剧增大。在过去的 42 万年中, 全球大气中 U( CO2 ) 平均只在小范围内变化( 180 @ 10- 6 ~ 280 @ 10- 6 )பைடு நூலகம்; 但自从工业革命以来, U ( CO2 ) 已快速上升至 37 @ 10- 6 。尽管这种增加所 带来的长期影响仍在讨论之中, 但地球表层的温室性气体因吸收热量而导致全 球气温上升已得到了普遍认同。在 20 世纪 90 年代全球人类每年释放的 CO2 量约为 270 亿 t ,按这种发展趋势,到 2100 年, 全球的 CO2 年排放量将达到约 770 亿 t, 大气中 U ( CO2 ) 平均将达到约 750 @ 10- 6,全球温度将升高 1~ 3. 58bC。由此可能引起的严重全球环境问题,正成为全世界各国政府及科学家密切 关注的研究课题。
ＣＯ2 存储方式分成４种 通过化学反应将ＣＯ2 转化成固体无机碳酸盐 工业 直接应用或作为多种含碳化学品的生产原料 注入海洋１０００ｍ 深处以下 注 入地下岩层 最后一种方式最具潜力 这个过程涉及许多在石油和天然气开采和 制造业中研发和普遍应用的技术 如用泵向井下注入ＣＯ２ 并通过在井底部的凿 孔或筛子使 ＣＯ２ 进入岩层 此外ＣＯ ２ 回注油田可以提高采油率 在煤层中注 入ＣＯ ２ 可以回收煤层气 这个过程也就是通常所说的强化采油 ＥＯＲ 和强 化采煤层气 ＥＣＢＭ ５二氧化碳用于增产石油和煤层气开发 既能利用又可大 规模封存 是公认的近中期二氧化碳最重要封存方式。 “人造树” 的构想
全球气候变暖固然与石化燃料能源的过度开采利用有直接关系, 但是引起 气候变化的原因很多。大气污染物积累增多,致使大气成分发生改变;大气成分的 改变,引起大气幅射平衡, 从而引起地球上气候的变化。就大气二氧化碳浓度的 增高而论, 还与绿色植物吸碳量减少, 改变碳循环自然规律有很大关系。据估计, 地球上每年有近百亿吨的碳被绿化植物的光合作用从大气固定下来。近几十年来, 由于森林的过度砍伐、 植被的破坏, 绿色植物吸碳量大为减少,自然生态系统也 遭受破坏。因此,大搞植树造林, 绿化大地的目的就不言而喻。它不仅能吸收二 氧化碳、 调节气候, 而且能防风固沙、 保持水土, 稳定整个生态系统, 还能提 供大量生物质能源和木材,经济效益也很高。由此可见, 遵循自然规律,保护生态 环境, 走可持续性发展道路,才能从根本上应对气候变化的挑战。
会沉入海底， 直到溶解。将 CO2 排入 3 000m 以下的深度， 可以在海底形成 一个永久存在的湖。然而现有的管道铺设技术还不能将 CO2 输送到如此的深度。 如果碳下沉的不够深， 那么 CO2 会不断的返回大气层。
地面储存 CO2 德国设想将 CO2 制成巨大的干冰球存放在地面，在废弃的露 天煤矿上用钢筋水泥建造直径 400m 的球体， 外面附以 2 m 厚的玻璃棉保温层， 将 CO2 制成干冰后装入球体内密封。每个球体能够容纳 5×108t CO2 。每年制造 两个干冰球即可储存德国 CO2 排放量的 10%。这种技术存在的问题是消耗能量过 高， 固化一个发电厂的 CO2 需消耗该电厂发电量的一半。因此， 为社会提供 同样多电能发电厂的数目需增加一倍。其次， 贮存的 CO2 即使在封闭条件下也 会逐渐挥发， 800 年中会挥发掉一半， 4000 年中将挥发殆尽。
如果利用化学反应来吸收二氧化碳， 具有初中文化程度的人都会想到用碱 性物质来吸收， 比如石灰、 烧碱和苏打。不要以为大家知道的东西就没有开发 价值， 加拿大卡尔加里大学的环境科学家大卫·凯斯就利用大家知道的化学反 应发明了一台二氧化碳吸收机。这台吸收机的主体是一个 5 米高的竖塔， 其中 有一个气泵用来吸收空气。竖塔中的喷淋装置不断向泵入的空气喷洒烧碱（氢氧 化钠） 溶液的液滴， 它能吸收二氧化碳气体。在发生反应后，将产生碳酸钠溶 液。通过加入熟石灰 （氧化钙） ， 氢氧化钠可以被置换出来再次利用。
美国亚利桑那州图森市的全球研究技术公司开发出一种薄膜滤气机， 他们 认为这个方案比凯斯的方案更有效。按照该公司总裁艾伦怀特的说法，一台 10 平方米的滤气机每年可吸收 1000 吨二氧化碳。照此规模， 100 万台这样的装 置每年就能吸收 10 亿吨的二氧化碳， 能够有效地减少大气中二氧化碳的含量。 而且该公司深信， 当他们大规模推广应用这种新装置时， 也会导致其价格下降。 这家公司采用的技术是美国哥伦比亚大学克劳斯·莱克纳教授开发的。二氧化碳 滤气机也是一个塔状装置， 其主体是安装在一些金属板上的离子交换薄膜。被 吸入的二氧化碳含量高的空气在通过滤气机中的二氧化碳收集器时， 离子交换 膜捕捉到空气中的部分二氧化碳分子，并将其吸附在薄膜上， 同时排出净化后 的二氧化碳含量低的空气。然后， 通过改变滤气机内空气湿度， 滤气机将二氧 化碳从薄膜上分离下来， 然后进入二氧化碳再生器， 高浓度的二氧化碳可以用 于培育海藻或制造化肥。然而， 莱克纳的这项发明也引来不少争议，有人认为 这种机器造价太高； 也有人认为这些滤气机在吸收温室气体的同时也将消耗大 量的能源。
gases have a lot of kinds, but carbon dioxide is recognized as a leading cause global warming
culprit, around eliminate the gas solutions emerge in endlessly, what can be used as positive
对温室气体 Co2 的治理方式
化工院化学工程与工艺 12-7 班 雷海涛 学号：20121003717
摘要：今天, 全球气候变暖已经影响到了我们的现实生活: 巨大自然灾害
频繁, 气候变化异常, 该冷的时候不冷, 该热的时候不热。虽然导致温室效应的 气体有很多种，但二氧化碳被认为是导致全球气候变暖的罪魁祸首，围绕消除这 种气体的解决方案层出不穷，究竟哪个可以作为正解？。
参考文献：【1】费维扬，艾宁，陈健.温室气体 CO2 的捕集和分离—分离技术面 临的挑战与机遇［ J］.化工进展， 2005.24 （ 4） ：1-4.
【2】李春鞠， 顾国维. 温室效应与二氧化碳的控制 ［ J］ . 大气污染防 治， 2000， 98： 13-15.
【3】陈晓进.国外二氧化碳减排研究及对我国的启示[J].国际技术经济研究, 2006, 9(3): 21- 25.
Abstract: today, the global climate warming has affected our real life: huge frequent natural
calamities, climate change anomaly, this cold not cold, the heat without heat. Although greenhouse
CO2 可以贮存在深部海底地层和海水中。CO2 的性质使之非常适于海洋处置。 因为在水下 500 m 深处水温 10 bC 左右时, 压力约为 5 MPa, 此时 CO2 能变成液 态;在 3 000 m 以下, CO2 因密度大于海水而沉入海底, 从而相当安全地保存起 来。况且海洋贮存 CO2 的潜力很大, 据 IEA 预测海洋贮存 CO2 的潜力超过 32 000 亿 t。在深层海洋中,Q ( CO2 ) < 0. 1 kg / m3, 而其溶解度约为 40 kg/ m3。
碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，简称 CCS）是指将大型发 电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以 避免其排放到大气中的一种技术。 CCS 技术包括二氧化碳捕集、运输以及封存 三个环节，它可以使单位发电碳排放减少 85%至 90%。二氧化碳的捕集方式主要 有三种：燃烧前捕集（Pr e-combus t ion）、富氧燃烧（Oxy-fue l combustion） 和燃烧后捕集（Post-combustion）。无论哪种捕集方法，简而言之是将燃煤发电 厂产生的气体收集起来，经过脱硫、氮氧化物等等制备后，将二氧化碳分离并收 集起来。
海底储存 CO2 深层海洋中的 CO2 含量< 0. 1 kg/m3， 而其溶解度约为 40 kg/m3。1990 年联合国政府间气候变化委员会估计海洋中可储存的无机碳总量为 3.8×1013t， 人类活动每年释放的 CO2 为 6×109t ， 海底提供了贮存 CO2 的 无限空间。 在深度> 500 m 的深海中，温度约为 10℃， 压力约为 50 个大气 压， 在此条件下 CO2 为液态。在 3 000 m 深度时， CO2 的密度大于水， 因此
【4】张军, 李桂菊.二氧化碳封存技术及研究现状 [J ].能源与环境, 2007(2): 33- 35.
【5】董玉红，欧阳竹，李鹏，张磊． 长期定位施肥对农田土壤温室气体排 放的影响． 土壤通报，2007，38( 1) : 97-100．
【6】夏诗坂 1/发展低碳经济 应对气候变化 01 包头环保, 2008 , 2 1
科学家预测， 今后在大气中二氧化碳每增加一倍， 全球平均气温将上升 1.5℃～4.5℃，而两极地区的气温升幅要比平均值高 3 倍左右。研究表明，从 地球上无数烟囱、 汽车排气管排出的二氧化碳约有 50％留在大气里，而二氧化 碳所产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的 63％， 且在大气中的存留期 长， 最长可达到 200 年。
拉科涅尔教授的这个想法早在 2003 年就产生了。他认为, 解决电站排放的 二氧化碳相对容易一些, 可以使用碳捕存( CCS) 等技术。 而解决来自汽车和飞
机等交通工具的尾气问题是一个现代技术文明的重要难题, 直接从大气中吸收 二氧化碳非常复杂。植物是地球上吸收二氧化碳的主要工具, 可以利用植物的原 理来回收二氧化碳。根据拉科涅尔的设计, 如果将 25 万个高 90 米的“人造树” 安置在地球上用来吸收大气中的二氧化碳, 每年能消除 220 亿吨温室气体, 这 样可解决因二氧化碳剧增而导致的全球气温变暖问题。“人造树” 的工作原理简 单, 很像植物的光合作用: 它利用化学反应将空气中的二氧化碳吸收储存, 但 不能像植物那样释放氧气。 “人造树” 顶部设有众多二氧化碳捕集器, 单个捕 集器一年就能吸收约 25 吨二氧化碳, 捕集器中装有吸收二氧化碳的化学物质。 每过一段时间, 人们要通过化学反应将所吸收的二氧化碳提取出来, 然后进行 处理。
关键词：co2 ，温室气体，气候变化，节能减排，碳捕捉
温室气体指 的是大 气中能吸 收地面反射 的太阳辐射， 并重新发射辐射 的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。它们的作用是使地球 表 面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用。这种温室气 体使地球变得更温暖的影响称为温室效应。人类活动成因的、其中主要为工业释 放的 CO2 温室性气体已经导致大气中总碳荷载急剧增大。在过去的 42 万年中, 全球大气中 U( CO2 ) 平均只在小范围内变化( 180 @ 10- 6 ~ 280 @ 10- 6 )பைடு நூலகம்; 但自从工业革命以来, U ( CO2 ) 已快速上升至 37 @ 10- 6 。尽管这种增加所 带来的长期影响仍在讨论之中, 但地球表层的温室性气体因吸收热量而导致全 球气温上升已得到了普遍认同。在 20 世纪 90 年代全球人类每年释放的 CO2 量约为 270 亿 t ,按这种发展趋势,到 2100 年, 全球的 CO2 年排放量将达到约 770 亿 t, 大气中 U ( CO2 ) 平均将达到约 750 @ 10- 6,全球温度将升高 1~ 3. 58bC。由此可能引起的严重全球环境问题,正成为全世界各国政府及科学家密切 关注的研究课题。
ＣＯ2 存储方式分成４种 通过化学反应将ＣＯ2 转化成固体无机碳酸盐 工业 直接应用或作为多种含碳化学品的生产原料 注入海洋１０００ｍ 深处以下 注 入地下岩层 最后一种方式最具潜力 这个过程涉及许多在石油和天然气开采和 制造业中研发和普遍应用的技术 如用泵向井下注入ＣＯ２ 并通过在井底部的凿 孔或筛子使 ＣＯ２ 进入岩层 此外ＣＯ ２ 回注油田可以提高采油率 在煤层中注 入ＣＯ ２ 可以回收煤层气 这个过程也就是通常所说的强化采油 ＥＯＲ 和强 化采煤层气 ＥＣＢＭ ５二氧化碳用于增产石油和煤层气开发 既能利用又可大 规模封存 是公认的近中期二氧化碳最重要封存方式。 “人造树” 的构想
全球气候变暖固然与石化燃料能源的过度开采利用有直接关系, 但是引起 气候变化的原因很多。大气污染物积累增多,致使大气成分发生改变;大气成分的 改变,引起大气幅射平衡, 从而引起地球上气候的变化。就大气二氧化碳浓度的 增高而论, 还与绿色植物吸碳量减少, 改变碳循环自然规律有很大关系。据估计, 地球上每年有近百亿吨的碳被绿化植物的光合作用从大气固定下来。近几十年来, 由于森林的过度砍伐、 植被的破坏, 绿色植物吸碳量大为减少,自然生态系统也 遭受破坏。因此,大搞植树造林, 绿化大地的目的就不言而喻。它不仅能吸收二 氧化碳、 调节气候, 而且能防风固沙、 保持水土, 稳定整个生态系统, 还能提 供大量生物质能源和木材,经济效益也很高。由此可见, 遵循自然规律,保护生态 环境, 走可持续性发展道路,才能从根本上应对气候变化的挑战。
会沉入海底， 直到溶解。将 CO2 排入 3 000m 以下的深度， 可以在海底形成 一个永久存在的湖。然而现有的管道铺设技术还不能将 CO2 输送到如此的深度。 如果碳下沉的不够深， 那么 CO2 会不断的返回大气层。
地面储存 CO2 德国设想将 CO2 制成巨大的干冰球存放在地面，在废弃的露 天煤矿上用钢筋水泥建造直径 400m 的球体， 外面附以 2 m 厚的玻璃棉保温层， 将 CO2 制成干冰后装入球体内密封。每个球体能够容纳 5×108t CO2 。每年制造 两个干冰球即可储存德国 CO2 排放量的 10%。这种技术存在的问题是消耗能量过 高， 固化一个发电厂的 CO2 需消耗该电厂发电量的一半。因此， 为社会提供 同样多电能发电厂的数目需增加一倍。其次， 贮存的 CO2 即使在封闭条件下也 会逐渐挥发， 800 年中会挥发掉一半， 4000 年中将挥发殆尽。
如果利用化学反应来吸收二氧化碳， 具有初中文化程度的人都会想到用碱 性物质来吸收， 比如石灰、 烧碱和苏打。不要以为大家知道的东西就没有开发 价值， 加拿大卡尔加里大学的环境科学家大卫·凯斯就利用大家知道的化学反 应发明了一台二氧化碳吸收机。这台吸收机的主体是一个 5 米高的竖塔， 其中 有一个气泵用来吸收空气。竖塔中的喷淋装置不断向泵入的空气喷洒烧碱（氢氧 化钠） 溶液的液滴， 它能吸收二氧化碳气体。在发生反应后，将产生碳酸钠溶 液。通过加入熟石灰 （氧化钙） ， 氢氧化钠可以被置换出来再次利用。
美国亚利桑那州图森市的全球研究技术公司开发出一种薄膜滤气机， 他们 认为这个方案比凯斯的方案更有效。按照该公司总裁艾伦怀特的说法，一台 10 平方米的滤气机每年可吸收 1000 吨二氧化碳。照此规模， 100 万台这样的装 置每年就能吸收 10 亿吨的二氧化碳， 能够有效地减少大气中二氧化碳的含量。 而且该公司深信， 当他们大规模推广应用这种新装置时， 也会导致其价格下降。 这家公司采用的技术是美国哥伦比亚大学克劳斯·莱克纳教授开发的。二氧化碳 滤气机也是一个塔状装置， 其主体是安装在一些金属板上的离子交换薄膜。被 吸入的二氧化碳含量高的空气在通过滤气机中的二氧化碳收集器时， 离子交换 膜捕捉到空气中的部分二氧化碳分子，并将其吸附在薄膜上， 同时排出净化后 的二氧化碳含量低的空气。然后， 通过改变滤气机内空气湿度， 滤气机将二氧 化碳从薄膜上分离下来， 然后进入二氧化碳再生器， 高浓度的二氧化碳可以用 于培育海藻或制造化肥。然而， 莱克纳的这项发明也引来不少争议，有人认为 这种机器造价太高； 也有人认为这些滤气机在吸收温室气体的同时也将消耗大 量的能源。
gases have a lot of kinds, but carbon dioxide is recognized as a leading cause global warming
culprit, around eliminate the gas solutions emerge in endlessly, what can be used as positive
对温室气体 Co2 的治理方式
化工院化学工程与工艺 12-7 班 雷海涛 学号：20121003717
摘要：今天, 全球气候变暖已经影响到了我们的现实生活: 巨大自然灾害
频繁, 气候变化异常, 该冷的时候不冷, 该热的时候不热。虽然导致温室效应的 气体有很多种，但二氧化碳被认为是导致全球气候变暖的罪魁祸首，围绕消除这 种气体的解决方案层出不穷，究竟哪个可以作为正解？。
参考文献：【1】费维扬，艾宁，陈健.温室气体 CO2 的捕集和分离—分离技术面 临的挑战与机遇［ J］.化工进展， 2005.24 （ 4） ：1-4.
【2】李春鞠， 顾国维. 温室效应与二氧化碳的控制 ［ J］ . 大气污染防 治， 2000， 98： 13-15.
【3】陈晓进.国外二氧化碳减排研究及对我国的启示[J].国际技术经济研究, 2006, 9(3): 21- 25.
Abstract: today, the global climate warming has affected our real life: huge frequent natural
calamities, climate change anomaly, this cold not cold, the heat without heat. Although greenhouse
CO2 可以贮存在深部海底地层和海水中。CO2 的性质使之非常适于海洋处置。 因为在水下 500 m 深处水温 10 bC 左右时, 压力约为 5 MPa, 此时 CO2 能变成液 态;在 3 000 m 以下, CO2 因密度大于海水而沉入海底, 从而相当安全地保存起 来。况且海洋贮存 CO2 的潜力很大, 据 IEA 预测海洋贮存 CO2 的潜力超过 32 000 亿 t。在深层海洋中,Q ( CO2 ) < 0. 1 kg / m3, 而其溶解度约为 40 kg/ m3。
碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，简称 CCS）是指将大型发 电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以 避免其排放到大气中的一种技术。 CCS 技术包括二氧化碳捕集、运输以及封存 三个环节，它可以使单位发电碳排放减少 85%至 90%。二氧化碳的捕集方式主要 有三种：燃烧前捕集（Pr e-combus t ion）、富氧燃烧（Oxy-fue l combustion） 和燃烧后捕集（Post-combustion）。无论哪种捕集方法，简而言之是将燃煤发电 厂产生的气体收集起来，经过脱硫、氮氧化物等等制备后，将二氧化碳分离并收 集起来。
海底储存 CO2 深层海洋中的 CO2 含量< 0. 1 kg/m3， 而其溶解度约为 40 kg/m3。1990 年联合国政府间气候变化委员会估计海洋中可储存的无机碳总量为 3.8×1013t， 人类活动每年释放的 CO2 为 6×109t ， 海底提供了贮存 CO2 的 无限空间。 在深度> 500 m 的深海中，温度约为 10℃， 压力约为 50 个大气 压， 在此条件下 CO2 为液态。在 3 000 m 深度时， CO2 的密度大于水， 因此
【4】张军, 李桂菊.二氧化碳封存技术及研究现状 [J ].能源与环境, 2007(2): 33- 35.
【5】董玉红，欧阳竹，李鹏，张磊． 长期定位施肥对农田土壤温室气体排 放的影响． 土壤通报，2007，38( 1) : 97-100．
【6】夏诗坂 1/发展低碳经济 应对气候变化 01 包头环保, 2008 , 2 1
科学家预测， 今后在大气中二氧化碳每增加一倍， 全球平均气温将上升 1.5℃～4.5℃，而两极地区的气温升幅要比平均值高 3 倍左右。研究表明，从 地球上无数烟囱、 汽车排气管排出的二氧化碳约有 50％留在大气里，而二氧化 碳所产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的 63％， 且在大气中的存留期 长， 最长可达到 200 年。
拉科涅尔教授的这个想法早在 2003 年就产生了。他认为, 解决电站排放的 二氧化碳相对容易一些, 可以使用碳捕存( CCS) 等技术。 而解决来自汽车和飞
机等交通工具的尾气问题是一个现代技术文明的重要难题, 直接从大气中吸收 二氧化碳非常复杂。植物是地球上吸收二氧化碳的主要工具, 可以利用植物的原 理来回收二氧化碳。根据拉科涅尔的设计, 如果将 25 万个高 90 米的“人造树” 安置在地球上用来吸收大气中的二氧化碳, 每年能消除 220 亿吨温室气体, 这 样可解决因二氧化碳剧增而导致的全球气温变暖问题。“人造树” 的工作原理简 单, 很像植物的光合作用: 它利用化学反应将空气中的二氧化碳吸收储存, 但 不能像植物那样释放氧气。 “人造树” 顶部设有众多二氧化碳捕集器, 单个捕 集器一年就能吸收约 25 吨二氧化碳, 捕集器中装有吸收二氧化碳的化学物质。 每过一段时间, 人们要通过化学反应将所吸收的二氧化碳提取出来, 然后进行 处理。