CO2回收和捕集技术新进展(一)
责任编辑:cnlng    浏览:13263次    时间: 2010-10-22 23:56:07       | 作者:钱方

摘要:研究人员正在开发从燃煤电厂捕集CO2的技术,到2100年燃煤电厂可望占全球CO2排放量80%。但现在仅有三个大规模的捕集计划正在进行之中,每年可捕集约300万吨的CO2,以注入地下盐水深层中或油井中提高石油采收率。 化学工业使用的CO2总量1.15亿吨仅占每年排向大气的CO2..

关键词:CO2 回收 技术 进展
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研究人员正在开发从燃煤电厂捕集CO2的技术,到2100年燃煤电厂可望占全球CO2排放量80%。但现在仅有三个大规模的捕集计划正在进行之中,每年可捕集约300万吨的CO2,以注入地下盐水深层中或油井中提高石油采收率。

 

化学工业使用的CO2总量1.15亿吨仅占每年排向大气的CO2总量0.5%不到。虽然采用现有技术可使CO2利用量可望翻两番,但仍不能解决CO2过量排放问题。

 

美国Brookhaven国家实验室的研究人员正在开发催化剂,可望将过多的温室气体转化成有用的化学品。研究人员指出,不能只依赖于化学工业利用CO2而才能大量削减从化石燃料燃烧的CO2排放。几种其他对策同时应用是必须的,包括提高现有化学燃料利用过程的效率,捕集和利用或封存从化石燃料燃烧产生的CO2,并转向使用可再生燃料和可再生能源。

 

全球工业化进程的加快使CO2排放量越来越大并给环境带来危害,而石油、煤炭资源的日渐枯竭也需要有新的碳源及时补充,因此世界各国十分重视开发相应的CO2回收以及净化和再利用技术。

 

常用的CO2回收利用方法有以下几种。(1溶剂吸收法。使用溶剂对CO2进行吸收和解吸,CO2浓度可达98%以上。该法只适合于从低浓度CO2废气中回收CO2,且流程复杂,操作成本高。(2变压吸附法。采用固体吸附剂吸附混合气中的CO2,浓度可达60%以上。该法只适合于从化肥厂变换气中脱除CO2,且CO2浓度太低不能作为产品使用。(3有机膜分离法。利用中空纤维膜在高压下分离CO2,只适用于气源干净、需用CO2浓度不高于90%的场合,目前该技术国内处于开发阶段。(4催化燃烧法。利用催化剂和纯氧气把CO2中的可燃烧杂质转换成CO2和水。该法只能脱除可燃杂质,能耗和成本高,已被淘汰。上述方法生产的CO2都是气态,都需经吸附精馏法进一步提纯净化、精馏液化,才能进行液态储存和运输。吸附精馏技术是上述方法在接续过程中必须使用的通用技术。

 

美国电力研究院(EPRI)所作的研究指出,在发电厂中采用氨洗涤可使CO2减少10%,而较老式的MEA(胺洗涤)法可使CO2减少29%

 

世界新的CO2回收和捕集技术正在加快发展之中。

 

     

 

脱除CO2新溶剂

 

 

巴斯夫公司和日本JGC公司己开始联合开发一种新技术,可使天然气中含有的CO2脱除和贮存费用削减20%。该项目得到日本经济、贸易和工业省的支持。

 

CO2可利用吸收剂如单乙醇胺(MEA)从燃烧过程的烟气中加以捕集,然而,再生吸收剂需额外耗能,对于MEA,从烟气中回收CO2需耗能约900kcal/kg CO2,通常这是不经济的。日本三菱重工公司(MHI)与关西电力公司(KEPCO)合作,开发了新工艺,可使CO2回收途径带来新的变化。MHI发现的CO2新吸收剂是称为KS-1KS-2的位阻胺类,其回收所需能量比MEA所需能量少约20%。因为KS-1KS-2对热更稳定、腐蚀性也比EMA小,因此操作时胺类的总损失可减少到常规吸收剂的约1/20。对于能量费用不昂贵的地区,大规模装置使用新的工艺过程,CO2回收费用(包括压缩所需费用)约为20美元/t CO2,它比基于MEA的常规方法低约30%MHI已在马来西亚一套尿素装置上验证这一技术,从烟气中回收200t CO2/d

 

巴斯夫公司实验室试验表明,采用新型溶剂从发电厂排放物中脱除CO2,具有耐用和耗用很少能量的优点。这种溶剂由巴斯夫公司与欧盟捕集CO2并贮存 开发项目组其他成员共同开发。20063月将在位于丹麦Esbjerg(埃斯比约)的世界最大的中型煤发电装置上试用。首次试验将采用单乙醇胺(MEA)作为参比溶剂。捕集CO2所用溶剂的重要之点在于减少脱除CO2所需的能量,如果需要能量太高,会减少电厂的电力产量。例如,燃煤电站使用常规的MEA溶剂捕集CO2,会使发电量减少45%~30%。新开发的溶剂可除去或收集燃烧过程中排放出来的温室气体CO2。从电厂排放气中除去二氧化碳,先是用化学溶剂把二氧化碳结合住,然后,溶剂在返回到工艺前释放出这种二氧化碳。为防止二氧化碳跑到大气中,需要对它冷凝和储存,例如,存放在岩石的含水层(砂石含水层)中、矿层中或原来的石油天然气矿层中。但常规的溶剂容易被电厂废气中夹带的氧气分解,这种工艺要达到吸收、释放和储存二氧化碳,需要很大的能量输入。实验室试验表明,巴斯夫开发的胺基新溶剂比常规溶剂稳定得多,并可使用较长时间,在吸收和释放二氧化碳过程中,耗能也比较低,用新溶剂进行气体洗涤能大大降低除去二氧化碳的费用。

 

巴斯夫公司、RWE电力公司和林德集团20079月底宣布,联手开发并将推广使用从燃煤电厂烟气中捕集CO2的新工艺。合作伙伴目标是先去除、然后在地下贮存超过90%CO2。这些公司的合作包括在RWE电力公司德国Niederaussem的褐煤燃烧发电厂建设和运作中型装置,试验巴斯夫公司用于CO2洗涤的新溶剂。林德公司进行该中型装置的工程建设。目标是到2020年在褐煤燃烧发电厂商业化应用CO2捕集。一旦中型试验完成,合作方将于2010年对此进行验证,为新工艺的商业化应用提供可靠的设计基准。RWE和巴斯夫是30CO2从捕集到贮存(CASTOR)合作项目的成员,该项目得到欧盟的资助。2005年,巴斯夫开发了新的溶剂,从电厂排放中去除CO2颇为有效,作为CASTOR项目,已在丹麦Esbjerg完成中试。洗涤采用化学溶剂使CO2加以结合,该溶剂然后可再调制以释放出CO2。而常规的溶剂很容易受电厂废气中含有的氧气影响而使之变质,过程也需要供入大量能量以达到吸收、释放和贮存CO2的效果。巴斯夫将基于胺的新溶剂提供给CASTOR,它比常规溶剂更为稳定,可使用很长时间。在吸收和释放CO2的过程中,消耗能量也很少。RWE电力公司也在开发带有CO2捕集、运送和贮存的一体化气化联合循环过程(IGCC)的燃煤电厂,该450MW的电厂将于2014年投运。RWE电力公司是德国最大的电力生产商,也向中/东欧供应电力。该公司使用宽范围的能源,包括褐煤、硬煤和可再生能源。

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