当前课程知识点：能源化学工程概论 > 第九章 二氧化碳的捕集与资源化利用 > 第三节 二氧化碳捕集方法 > 二氧化碳捕集方法
同学们好
在开始今天的课程前
我们先看一段视频
视频中我们将看到上节课我讲到的
燃烧前二氧化碳捕集技术IGCC在美国的应用情况
同时我们还会看到
本节课要重点介绍的CCUS技术
我们先来大体了解一下
请看视频
好了 视频看完了 从视频中
我相信大家都对CCS技术都有了一个初步了解
那么现在我们就来具体的学习CCS技术
看看这项技术能不能帮助我们解决全球变暖问题
首先 我们先看CCS的定义
CCS全称是二氧化碳捕集与封存技术
Carbon dioxide capture and storage
根据IPCC的定义
CCS是指二氧化碳从工业或者
能源相关的排放源中分离出来
输送到一个合适的地点
进而埋存到地下并长期与大气隔绝的过程
正如视频中提到的
CCS包括了两个最主要的部分
二氧化碳捕集以及封存地点
而CCUS技术是CCS技术新的发展趋势
是CCS的进阶版本
即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯
继而投入到新的生产过程中
可以循环再利用
而不是简单地封存
与CCS相比
可以将二氧化碳资源化
能产生经济效益
更具有现实操作性
目前低碳经济和低碳生活
成为全球经济格局和发展模式的重要转折点
也是发达国家新的经济增长点
新的低碳技术研发
即将引发一场全球范围的技术变革
我国及欧美等发达国家纷纷将CCUS技术
作为未来化石能源领域发展的重中之重
由于CCUS技术减排效果明显
在全球已被推广
全球大规模的CCUS技术已有74个
主要分布在美国 加拿大 挪威 澳大利亚等国家
国际能源署的全球能源展望中提到
2035年
化石能源在全球能源的供应中
还将占有75%以上
国际能源署报告中提出本世纪末
如果全球升温控制在2度以下
2050年
大气二氧化碳应该控制在0.45%
全球二氧化碳减排
必须在1990年基础上减少50%
IPCC第五次评估报告认为
要实现两度目标
如果没有CCUS技术
绝大部分分析预测模式都无法实现
那么CCUS的技术就将要登上世界舞台
为二氧化碳减排贡献力量
下面我们就来看看
CCUS的第一步二氧化碳捕集
二氧化碳捕集是指
为得到较高纯度的二氧化碳
以便于运输和储存
将二氧化碳从工业尾气中分离出来
并进行压缩的过程称之为二氧化碳的捕集过程
碳捕集的主要目标
是化石燃料电厂
钢铁厂 水泥厂 炼油厂 合成氨厂
等二氧化碳的集中排放源
针对电厂排放的二氧化碳捕集
分离系统在上一节课中已经介绍过了
分别是燃烧前系统
富氧燃烧系统以及燃烧后系统
那么下面
我们就来看看
二氧化碳捕集分离的方法都有哪些
二氧化碳的分离回收技术
一般包括吸收分离法
吸附分离法低温分离法和膜分离法等
第一是吸收分离
吸收分离法是利用吸收剂溶液
对混合气体进行洗涤来分离二氧化碳的方法
按照吸收剂的不同
它又可分为化学吸收法
物理吸收法
物理吸收过程遵守亨利定律
低温和高压对二氧化碳的吸收有利
该法的关键是确定优良的吸收剂
所选的吸收剂必须对二氧化碳的溶解度大
选择性好 沸点高 无腐蚀 无毒性 性能稳定
视频中提到的甲醇
就是一个常用物理吸收剂的优良选择
化学吸收分离法基于二氧化碳
和一种或多种碱性吸收剂之间的化学反应
此法的优点是能在
相对较低的二氧化碳分压下使用
用于二氧化碳吸收分离的
典型的化学吸收剂有二异丙醇胺
氢氧化钠 碳酸钠 碳酸钾和醇胺类
目前
乙醇胺MEA吸收分离法是最有效的分离技术
且已被用于工业上二氧化碳的捕集
第二是吸附技术
吸附分离是基于气体与吸附剂
表面之间的分子间作用力来实现的
依据分子间作用力性质
可以分为物理吸附和化学吸附
常用的物理吸附剂是碳基吸附剂
用作化学吸附剂的物质
是金属氧化物和水滑石矿类化合物
同时吸附分离法根据操作类型不同
分为变压吸附法和变温吸附法
对于变压吸附
二氧化碳在高压时吸附
而在低压时脱附
在变温吸附过程中
二氧化碳在低温时吸附
伴随温度升高吸附剂再生
吸附分离法的缺点
二氧化碳的吸附容量和选择性非常低
这项分离工艺还需和
其它二氧化碳脱除工艺结合使用
低温分离法是通过低温冷凝
分离二氧化碳的一种物理过程
广泛应用于高浓度二氧化碳的液化和净化
通过低温压缩二氧化碳能从其它气体中
分离出二氧化碳
这种方法优点是二氧化碳的回收率高
且进料条件合适时
可直接得到液态二氧化碳产物
但是这项技术容易导
致操作设备的腐蚀 污染和阻塞
此外低温分离法冷却过程中能耗高
因此低温分离法常用于特殊场合
并作为一个辅助过程
和二氧化碳捕集工艺相结合
膜分离是通过二氧化碳
和其他气体在膜内选择性不同而进行的
或者是通过膜对气体吸收
通常是多孔膜
疏水性和非选择性的膜
被用作固定的二氧化碳传输界面
这种气膜分离法是比较新的
选择性普遍偏低的
能耗高的分离方法
只有烟气中二氧化碳浓度高于10％以上
膜技术用于烟气脱碳才具有竞争力
好了
介绍了这么多的二氧化碳的捕集分离技术
但是二氧化碳捕集技术
的最大的问题还是成本问题
根据测算
捕集成本占CCUS总投入成本的75%
现有的CCUS技术
大多采用燃烧后的捕集技术
但燃烧后烟气中的二氧化碳压力和浓度都较低
所以能耗大 捕获成本高
二氧化碳捕集能耗及成本较高
是制约其发展的最大瓶颈
先进的二氧化碳化学吸收剂的研发
是二氧化碳捕集的核心技术
是影响CCUS系统的能量消耗和经济性的重要方面
因此开发低能耗先进化学吸收技术
是当前的研究热点
本节课内容到此结束
本节课我主要让大家了解了CCUS技术
以及在CCUS技术中至关重要的一个部分
二氧化碳的捕集
那么下节课我将会给大家进一步介绍
CCUS的其他部分内容
-第一节 课程概述
--课程概述
-第二节 课程基本知识
--课程基本知识
-第一节 煤炭概述
--煤炭概述
-第二节 煤炭直接液化
--煤炭直接液化
-第三节 煤炭间接液化-煤炭气化
-第四节 煤炭间接液化-合成气制油品
-第五节 煤炭间接液化-合成气制含氧液体
-第一节 石油概述
--石油概述
-第二节 石油一次加工
--石油一次加工
-第三节 石油二次加工
--石油二次加工
-第四节 石油三次加工
--石油三次加工
-第五节 石油产品
--石油产品
-第一节 天然气基础知识
--天然气基础知识
-第二节 天然气分离与净化
--天然气分离与净化
-第三节 天然气化工利用
--天然气化工利用
-第四节 非常规天然气
--非常规天然气
-第一节 生物质基础知识
--生物质基础知识
-第二节 生物质制取燃料乙醇
-第三节 生物质基柴油制备
--生物质基柴油制备
-第四节 生物油的制取
--生物油的制取
-第五节 生物质制燃气
--生物质制燃气
-第一节 锂离子电池基础
--锂离子电池基础
-第二节 锂离子电池的正极材料
-第三节 锂离子电池的负极材料
-第四节 锂离子电池的其他组成部分
-第一节 燃料电池基础知识
--燃料电池基础知识
-第二节 燃料电池的分类
--燃料电池的分类
-第三节 氢气的制取
--氢气的制取
-第四节 氢气的运输和储存
--氢气的运输和储存
-第一节 超级电容器基础知识
-第二节 超级电容器的分类
--超级电容器的分类
-第三节 超级电容器的组成及特点
-第四节 超级电容器的电极材料
-第一节 二氧化碳与全球变暖
-第二节 二氧化碳减排与捕集技术
-第三节 二氧化碳捕集方法
--二氧化碳捕集方法
-第四节 二氧化碳利用与封存技术