1、CO2减排技术,2111105039 王佳敏,Page 2,目录,燃烧前CO2分离技术,01,捕获分离CO2技术,02,CO2的矿石碳化和工业利用技术,04,05,捕获封存技术(CCS),03,Page 3,燃烧前CO2分离技术,燃烧前CO2分离技术主要是指在燃料燃烧前,将碳从燃料中分离出去,参与燃烧的燃料主要是H2,从而使燃料在燃烧过程中不产生CO2。典型应用：整体煤气化联合循环系统(IGCC),Page 4,整体煤气化联合循环系统原理图,Page 5,目录,燃烧前CO2分离技术,01,捕获分离CO2技术,02,CO2的矿石碳化和工业利用技术,04,05,捕获封存技术(CCS),03,捕获分
2、离CO2技术,吸收法,吸附法,富氧燃烧法,膜分离法,低温分馏法,吸收法：物理吸收和化学吸收 物理吸收是指利用那些对CO2具有较大溶解度的有机溶剂做吸收剂，通过对CO2的加压让其溶解到该溶剂内，再通过减压让CO2释放出来，通过这样的交替方式完成CO2的捕获分离。 化学吸收法是指二氧化碳与吸收剂进行化学反应而形成一种弱联结的化合物。常用的吸收剂为碳酸钾，氨水和醇胺等。,要求其具有无腐蚀性、无毒性和良好的化学稳定性,该方法适用于大流量低浓度CO2的分离回收,吸收法,吸附分离技术是利用多孔固体颗粒选择性的吸收流体中一种或几种组分，从而使流体混合物得以分离，接着通过变温或变压的解吸方法完成吸附-脱附循环
3、操作的技术。 固体吸附分离是基于气体与吸附剂表面上活性点之间的分子间引力实现的。CO2的吸附剂一般为一些特殊的固体材料,如:沸石、活性碳、分子筛等。吸附过程又分为变压吸附(PSA)和变温吸附(TSA) 工业应用中较多使用的是变压吸附分离技术。,吸附法,Page 9,吸附法,通过吸附剂在一定条件下对CO2进行选择性吸附，再将CO2解析分离的方法。常用的吸附剂有活性炭、沸石、硅胶、分子筛等。 按照改变的条件，吸附法又可分为：变电吸附(ESA)、变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)等。,图2 变压吸附法工艺流程图,Page 10,该技术是利用空分系统获得富氧甚至纯氧，再与纯的CO2以一定比例混合后
4、送入炉膛与燃料混合燃烧。这样由于除去了氮，就可以在排放气体中产生高浓度的CO2和水，通过烟气再循环装置去稀释纯氧，重新回注燃烧炉。,富氧燃烧法,图3 oxyfuel技术工艺流程图,Page 12,低温分离法是在31和7.39MPa下,或在1223和1.592.38 MPa下,二氧化碳具有液化的特性。低温法利用二氧化碳这一特性对烟气进行多级压缩和冷却,使二氧化碳液化,从而达到分离的目的。此方法优点是CO2分离效率和纯度都很高,不过由于多次压缩等原因,此方法的能耗非常高。,低温分馏法,Page 13,又称分子筛法，利用不同的聚合材料对不同的气体具有不同的渗透率，将CO2从锅炉尾部烟气中分离出来的方
5、法。 其最大优点在于投资少，结构简单，操作方便。工业上常见的分离CO2的膜有醋酸纤维膜、乙基纤维素膜、聚苯醚等。这些膜对于CO2现出良好的渗透性。随着高分子材料科学的不断发展，膜分离技术将不断完善，成为CO2的捕获分离的又一重要手段。,膜分离法,Page 14,目录,燃烧前CO2分离技术,01,捕获分离CO2技术,02,CO2的矿石碳化和工业利用技术,04,05,捕获封存技术(CCS),03,Page 15,捕获封存技术(CCS),从理论上讲,海洋和地层可以贮藏人类在几千年间生产的二氧化碳。 二氧化碳封存包括3个环节： 1、分离提纯,在二氧化碳排放源头利用一定技术分离出纯净的二氧化碳； 2、运
6、输,将分离出的二氧化碳输送到使用或埋存二氧化碳的地质埋存场所； 3、埋存,将输送的二氧化碳埋存到地质储集层/构造或海洋。,Page 16,CCS,深部盐水储层 许多地下的含水层含有盐水,不能作为饮用水,但二氧化碳可以溶解在水中,部分与矿物慢慢发生反应,形成碳酸盐,实现二氧化碳的永久埋存。,枯竭油气藏 二氧化碳溶解于剩余油或水中,或者独立滞留在孔隙中。枯竭油气藏在埋存二氧化碳的同时提高其采收率,可实现经济开发与环境保护的双赢。,二氧化碳埋存场所选择,Page 17,CCS,不能开采的煤层 目前已采用减压法开采煤层气,但采收率只有50%。注入二氧化碳后,二氧化碳可置换出煤层气，使更多的甲烷被采出,
7、同时二氧化碳被吸附。煤层可吸附2倍于甲烷的二氧化碳。,深海埋存 两种方式:一是使用陆上的管线或移动的船把二氧化碳注入15000 m深度,这是二氧化碳具有浮力的临界深度,在这个深度二氧化碳能有效地被溶解和被驱散；二是使用垂直的管线将二氧化碳注入到30000m深度,由于二氧化碳的密度比海水大,二氧化碳不能溶解,只能沉入海底,形成二氧化碳液体湖,二氧化碳埋存场所选择,Page 18,目录,燃烧前CO2分离技术,01,捕获分离CO2技术,02,CO2的矿石碳化和工业利用技术,04,05,捕获封存技术(CCS),03,CO2的矿石碳化和工业利用技术,矿石碳化是利用化学反应将CO2转化为固体无机碳酸盐。工业利用是直接或者以生产各种含碳化学物填料形式加以利用。 工业上对CO2的利用包括CO2作为反应物的生化过程,例如,在尿素和甲醇生产中利用CO2的生化过程,以及各种直接利用CO2的技术应用,比如作为萃取溶剂、制冷剂、中和剂、干洗剂、饮料和灭火材料等应用。,
