二氧化碳的捕捉与封存技术
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特征：
⑴主要集中于化石能源消费集中的行业，如电力、工业、 交通运输等部门； ⑵工业化发达国家是二氧化碳的排放主体（这里主要指 历史积累排放量）； ⑶发展中国家呈现迅速增长的态势
估计到2020年，全球的能源消 费增长将达到60%，主要增长将发 生在发展中国家，其增速将171%， 这也就意味着全球二氧化碳的排放 量将同比增长。
吸附法分离技术
吸附法分离二氧化碳是利用一些特殊的吸附材料，采用物
理或者化学的方法对二氧化碳进行吸附分离的技术。
原理
根据langmuir 吸附等温线可知，在同一温度下，吸附 质在吸附材料上的吸附量随吸附质的分压上升而增加；在 同一吸附质分压下，吸附质在吸附材料上的吸附量随吸附 温度的上升而减少，换言之，加压降温有利于吸附质的吸 附，降压升温有利于吸附质的解吸或吸附材料的再生。按 照吸附材料的再生方法将吸附分离循环过程分为两类，分 别是变温吸附和变压吸附。
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
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。
变温吸附（TSA）
在较低温度（常温或更低）下进行吸附，在较高的 温度下使吸附的组分解吸出来。变温吸附过程是在两条 不同温度的等温吸附线之间移动进行着吸附和解吸的。
变压吸附（PSA）
在较高压力下进行吸附，在较低压力（甚至真空状态） 下使吸附组分分离出来。由于吸附循环周期短，吸附热可 供给解吸用，因此吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化 很小，可以近似看做等温过程。
F——渗透气在单位时间内 通过单位面积的扩散速率 D——渗透气在一定温度下 的扩散系数 C——渗透气在膜中的浓度 X——膜厚度方向的坐标
二氧化碳膜分离法是当今世界上发 展迅速的一项节能二氧化碳分离技术， 它具有装置简单、操作容易、投资费用 低等优点。迄今已被工业上付诸应用的 二氧化碳分离膜材质主要有醋酸纤维、 乙基纤维素、聚苯醚及聚枫等。
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
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%
化石燃料消费比重
化石燃料排放二氧化碳比重
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
42 37
（%）
22
石油消费
煤消费
天然气消费
需要注意的是， 高碳氢比的化石 料释放的二氧化 碳的量相对较高， 煤燃烧释放的二 氧化碳量比天然 气高80%比石油 高出约25%，而 石油又比天然气 高40%。
据统计全世界消费煤、石油和天然气以
及放空天然气的燃烧的排放的二氧化碳 8 总量从1993年 58.63 10 t 碳当量（1t 碳当量相当于3.667t二氧化碳）增长到 8 77 . 54 10 t 碳当量，增加了 2009年的 32.3%。1993～2009年间，化石燃料的 二氧化碳排放量年均增长1.8%。
它是一种抗化学性、 耐高温和机械性能均佳 的高分子, 几乎不溶于 所有溶剂而仅与一种特 殊溶剂混溶, 可得成膜 性能良好的料液。
各种气分用高分子在具 体生产应用时,首先必须制 成一定的构型, 例如中空纤 维型和平板型, 然后再把它 们组装成膜组件其中平板型 是被做成螺旋卷型并按一定 流程排列作业。
二氧化碳的环境效应
二氧化碳增加
温室效应
全球变暖 农作物大面 积减产，农业生产 遭受毁灭性打击
地球气候和 生态系统的破坏
减少CO2排放量，目前主要有3种方式：
（1）降低 能源强度 （2）减少 碳排放强度 （3）加强 CO2隔离
二、二氧化碳的捕捉
吸收法分离技术 吸附法分离技术
膜分离技术
化学链燃烧技 术
吸收法分离技术
吸收法分离
吸收分离技术
CO2
物理吸收法
化学吸收法
化学吸收法分离CO2的工艺流程
化学吸收法是分离回收二氧化碳比较成熟的 一种方法。二氧化碳分离与回收技术中以化学溶 剂吸收法研究的最多，也被认为是最经济可行的 方法之一。但是化学吸收法的缺点是化学溶剂再 生时需要对溶剂进行加热能耗很大，因此，吸收 溶剂再生技术对吸收分离技术的发展相当重要。
百度文库
化学链燃烧技术
化学链燃烧技术（chemical-looping combustion,CLC)
是一种崭新的洁净燃烧技术。 在该技术中，燃料和空气不直接接触，无需消耗额外的 能量即可将二氧化碳从燃烧产物中直接分离出来，实现了燃 烧和分离的一体化，并且还可以控制氮氧化物的生成，此外， 化学链燃烧系统还实现了能量的梯级利用，使得该系统的热 效率很高。化学链燃烧技术是解决能源与环境问题的创新突 破口。
吸附剂是变压吸附的关键和核心，吸附 剂的吸附性能在一定程度上决定了变压吸附 工艺的分离效果。
可供变压吸附法回收二氧化碳的主要气源：
• 油田伴生气 • 石灰窑气 • 合成氨变换气 • 甲醇裂解气 • 氨长脱碳尾气烟道气 • ……等等
膜分离技术
膜分离技术的基本原理是：根据混合气体中各组分在压 力的推动下透过膜传递速率的不同从而达到分离目的。
美国等世界发达国家于20世纪70年代开始积极开展利用膜 技术脱除二氧化碳的可行性研究。70年代末美国Cynara公司开 发出了二氧化碳膜分离装置，随后美国Envirogerics System公 司开发一种新型螺旋式醋酸纤维素膜组件二氧化碳分离装置， 用于从天然气中分离回收二氧化碳，取得了较好的经济效益。 80年代末期，德国研发的二氧化碳膜分离装置将分离出的二氧 化碳合成甲醇燃料，实现可用物质的循环使用，达到了二氧化 碳等气体的“零排放”。 目前二氧化碳膜分离法的工业化应用主要集中在天然气净 化机强化原油回收伴生气中的二氧化碳回收。 我国在膜材料和分离研究方面起步较晚，研究力量较为薄 弱，研究内容偏重于膜材料的和膜的制备，对组件装置及过程 优化等方面的研究有待加强。
特征：
⑴主要集中于化石能源消费集中的行业，如电力、工业、 交通运输等部门； ⑵工业化发达国家是二氧化碳的排放主体（这里主要指 历史积累排放量）； ⑶发展中国家呈现迅速增长的态势
估计到2020年，全球的能源消 费增长将达到60%，主要增长将发 生在发展中国家，其增速将171%， 这也就意味着全球二氧化碳的排放 量将同比增长。
吸附法分离技术
吸附法分离二氧化碳是利用一些特殊的吸附材料，采用物
理或者化学的方法对二氧化碳进行吸附分离的技术。
原理
根据langmuir 吸附等温线可知，在同一温度下，吸附 质在吸附材料上的吸附量随吸附质的分压上升而增加；在 同一吸附质分压下，吸附质在吸附材料上的吸附量随吸附 温度的上升而减少，换言之，加压降温有利于吸附质的吸 附，降压升温有利于吸附质的解吸或吸附材料的再生。按 照吸附材料的再生方法将吸附分离循环过程分为两类，分 别是变温吸附和变压吸附。
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
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。
变温吸附（TSA）
在较低温度（常温或更低）下进行吸附，在较高的 温度下使吸附的组分解吸出来。变温吸附过程是在两条 不同温度的等温吸附线之间移动进行着吸附和解吸的。
变压吸附（PSA）
在较高压力下进行吸附，在较低压力（甚至真空状态） 下使吸附组分分离出来。由于吸附循环周期短，吸附热可 供给解吸用，因此吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化 很小，可以近似看做等温过程。
F——渗透气在单位时间内 通过单位面积的扩散速率 D——渗透气在一定温度下 的扩散系数 C——渗透气在膜中的浓度 X——膜厚度方向的坐标
二氧化碳膜分离法是当今世界上发 展迅速的一项节能二氧化碳分离技术， 它具有装置简单、操作容易、投资费用 低等优点。迄今已被工业上付诸应用的 二氧化碳分离膜材质主要有醋酸纤维、 乙基纤维素、聚苯醚及聚枫等。
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
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%
化石燃料消费比重
化石燃料排放二氧化碳比重
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
42 37
（%）
22
石油消费
煤消费
天然气消费
需要注意的是， 高碳氢比的化石 料释放的二氧化 碳的量相对较高， 煤燃烧释放的二 氧化碳量比天然 气高80%比石油 高出约25%，而 石油又比天然气 高40%。
据统计全世界消费煤、石油和天然气以
及放空天然气的燃烧的排放的二氧化碳 8 总量从1993年 58.63 10 t 碳当量（1t 碳当量相当于3.667t二氧化碳）增长到 8 77 . 54 10 t 碳当量，增加了 2009年的 32.3%。1993～2009年间，化石燃料的 二氧化碳排放量年均增长1.8%。
它是一种抗化学性、 耐高温和机械性能均佳 的高分子, 几乎不溶于 所有溶剂而仅与一种特 殊溶剂混溶, 可得成膜 性能良好的料液。
各种气分用高分子在具 体生产应用时,首先必须制 成一定的构型, 例如中空纤 维型和平板型, 然后再把它 们组装成膜组件其中平板型 是被做成螺旋卷型并按一定 流程排列作业。
二氧化碳的环境效应
二氧化碳增加
温室效应
全球变暖 农作物大面 积减产，农业生产 遭受毁灭性打击
地球气候和 生态系统的破坏
减少CO2排放量，目前主要有3种方式：
（1）降低 能源强度 （2）减少 碳排放强度 （3）加强 CO2隔离
二、二氧化碳的捕捉
吸收法分离技术 吸附法分离技术
膜分离技术
化学链燃烧技 术
吸收法分离技术
吸收法分离
吸收分离技术
CO2
物理吸收法
化学吸收法
化学吸收法分离CO2的工艺流程
化学吸收法是分离回收二氧化碳比较成熟的 一种方法。二氧化碳分离与回收技术中以化学溶 剂吸收法研究的最多，也被认为是最经济可行的 方法之一。但是化学吸收法的缺点是化学溶剂再 生时需要对溶剂进行加热能耗很大，因此，吸收 溶剂再生技术对吸收分离技术的发展相当重要。
百度文库
化学链燃烧技术
化学链燃烧技术（chemical-looping combustion,CLC)
是一种崭新的洁净燃烧技术。 在该技术中，燃料和空气不直接接触，无需消耗额外的 能量即可将二氧化碳从燃烧产物中直接分离出来，实现了燃 烧和分离的一体化，并且还可以控制氮氧化物的生成，此外， 化学链燃烧系统还实现了能量的梯级利用，使得该系统的热 效率很高。化学链燃烧技术是解决能源与环境问题的创新突 破口。
吸附剂是变压吸附的关键和核心，吸附 剂的吸附性能在一定程度上决定了变压吸附 工艺的分离效果。
可供变压吸附法回收二氧化碳的主要气源：
• 油田伴生气 • 石灰窑气 • 合成氨变换气 • 甲醇裂解气 • 氨长脱碳尾气烟道气 • ……等等
膜分离技术
膜分离技术的基本原理是：根据混合气体中各组分在压 力的推动下透过膜传递速率的不同从而达到分离目的。
美国等世界发达国家于20世纪70年代开始积极开展利用膜 技术脱除二氧化碳的可行性研究。70年代末美国Cynara公司开 发出了二氧化碳膜分离装置，随后美国Envirogerics System公 司开发一种新型螺旋式醋酸纤维素膜组件二氧化碳分离装置， 用于从天然气中分离回收二氧化碳，取得了较好的经济效益。 80年代末期，德国研发的二氧化碳膜分离装置将分离出的二氧 化碳合成甲醇燃料，实现可用物质的循环使用，达到了二氧化 碳等气体的“零排放”。 目前二氧化碳膜分离法的工业化应用主要集中在天然气净 化机强化原油回收伴生气中的二氧化碳回收。 我国在膜材料和分离研究方面起步较晚，研究力量较为薄 弱，研究内容偏重于膜材料的和膜的制备，对组件装置及过程 优化等方面的研究有待加强。