C02回收和捕集技術(shù)進(jìn)展

錢方

爭(zhēng)論人員正在開發(fā)從燃煤電廠捕集CO?的技術(shù)，到2100年燃煤電廠可望占全

球CO2排放量80%o但現(xiàn)在僅有三個(gè)大規(guī)模的捕集打算正在進(jìn)展之中，每年可捕

集約300萬(wàn)噸的CO2，以注入地下鹽水深層中或油井中提高石汕采收率。

化學(xué)工業(yè)使用的CO?總量1.15億噸僅占每年排向大氣的CO?總量0.5%不到。

雖然承受現(xiàn)有技術(shù)可使CO?利用量可望翻兩番，但仍不能解決CO2過(guò)量排放問(wèn)題。

美國(guó)Brookhaven國(guó)家試驗(yàn)室的爭(zhēng)論人員正在開發(fā)催化劑，可望將過(guò)多的溫

室氣體轉(zhuǎn)化成有用的化學(xué)品。爭(zhēng)論人員指出，不能只依靠于化學(xué)工業(yè)利用co2

而才能大量削減從化石燃料燃燒的CO?排放。幾種其他對(duì)策同時(shí)應(yīng)用是必需的，

包拈提高現(xiàn)有化學(xué)燃料利用過(guò)程的效率，捕集和利用或封存從化石燃料燃燒產(chǎn)生

的CO2,并轉(zhuǎn)向使用可再生燃料和可再生能源。

全球工業(yè)化進(jìn)程的加快使CO?排放量越來(lái)越大并給環(huán)境帶來(lái)危害，而石油、

煤炭資源的日漸枯竭也需要有的碳源準(zhǔn)時(shí)補(bǔ)充，因此世界各國(guó)格外重視開發(fā)相應(yīng)

的CO2回收以及凈化和再利用技術(shù)。

常用的co2回收利用方法有以下幾種。（1）溶劑吸取法。使用溶劑對(duì)co2

進(jìn)展吸取和解吸，CO2濃度可達(dá)98%以上。該法只適合于從低濃度CO2廢氣中回

收CO2,且流程簡(jiǎn)潔，操作本錢高。（2）變壓吸附法。承受固體吸附劑吸附混

合氣中的C02,濃度可達(dá)60%以上。該法只適合于從化肥廠變換氣中脫除C02，

且CO?濃度太低不能作為產(chǎn)品使用。（3）有機(jī)膜分別法。利用中空纖維膜在高

壓下分別CO2，只適用于氣源干凈、需用CO2濃度不高于90%的場(chǎng)合，目前該技

術(shù)國(guó)內(nèi)處于開發(fā)階段。（4）催化燃燒法。利用催化劑和純氧氣把CO2中的可燃

燒雜質(zhì)轉(zhuǎn)換成CO2和水。該法只能脫除可燃雜質(zhì)，能耗和本錢高，已被淘汰。

上述方法生產(chǎn)的C0?君是氣態(tài)，都需經(jīng)吸附精福法進(jìn)一步提純潔化、精儲(chǔ)液化，

才能進(jìn)展液態(tài)儲(chǔ)存和運(yùn)輸。吸附精儲(chǔ)技術(shù)是上述方法在接續(xù)過(guò)程中必需使用的通

用技術(shù)。

美國(guó)電力爭(zhēng)論院(EPRI)所作的爭(zhēng)論指出，在發(fā)電廠中承受氨洗滌可使C02

削減10%,而較老式的MEA(胺洗滌)法可使CO2削減29%o

世界的CO?回收和捕集技術(shù)正在加快進(jìn)展之中。

脫除C()2溶劑

巴斯夫公司和日本JGC公司己開頭聯(lián)合開發(fā)一種技術(shù)，可使自然氣中含有

的CO?脫除和貯存費(fèi)用削減20%。該工程得到日本經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和工業(yè)省的支

持。

CO?可利用吸取劑如單乙醇胺(MEA)從燃燒過(guò)程的煙氣中加以捕集，然而,

再生吸取劑需額外耗能，對(duì)于MEA,從煙氣中回收CO2需耗能約900kcal/kgCO2,

通常這是不經(jīng)濟(jì)的。日本三菱重工公司(MHI)與關(guān)西電力公司(KEPCO)合作,

開發(fā)了工藝，可使CO?回收途徑帶來(lái)的變化。MHI覺(jué)察的CO?吸取劑是稱為

KS-1和KS-2的位阻胺類,其回收所需能量比MEA所需能量少約20%。由于KS-1

和KS-2對(duì)熱更穩(wěn)定、腐蝕性也比EMA小，因此操作時(shí)胺類的總損失可削減到

常規(guī)吸取劑的約1/20。對(duì)于能量費(fèi)用不昂貴的地區(qū)，大規(guī)模裝置

使用的工藝過(guò)程，CO2回收費(fèi)用1包括壓縮所需費(fèi)用)約為20美元/ICO2,它比

基于MEA的常規(guī)方法低約3()%oMHI已在馬來(lái)西亞一套尿素裝置上驗(yàn)證這一技

術(shù)，從煙氣中回收200tCO2/do

巴斯夫公司試驗(yàn)室試驗(yàn)說(shuō)明，承受型溶劑從發(fā)電廠排放物中脫除co2,具有

耐用和耗用很少能量的優(yōu)點(diǎn)。這種溶劑由巴斯夫公司與歐盟“捕集CO?并貯存”開

發(fā)工程組其他成員共同開發(fā)。2023年3月將在位于丹麥Esbjerg［埃斯比約)的

世界最大的中型煤發(fā)電裝置上試用。首次試驗(yàn)將承受單乙醇胺(MEA)作為

參比溶劑。捕集CO?所用溶劑的重要之點(diǎn)在于削減脫除CO,所需的能量，假設(shè)

需要能量太高，會(huì)削減電廠的電力產(chǎn)量。例如，燃煤電站使用常規(guī)的MEA溶劑

捕集CO2,會(huì)使發(fā)電量削減45%?30%。開發(fā)的溶劑可除去或收集燃燒過(guò)程中排

放出來(lái)的溫室氣體CO2o從電廠排放氣中除去二氧化碳，先是用化學(xué)溶劑把二氧

化碳結(jié)合住，然后，溶劑在返回到工藝前釋放出這種二氧化碳。為防止二氧化碳

跑到大氣中，需要對(duì)它冷凝和儲(chǔ)存，例如，存放在巖石的含水層(砂石含水層)

中、礦層中或原來(lái)的石油自然氣礦層中。但常規(guī)的溶劑簡(jiǎn)潔被電廠廢氣中夾帶的氧

氣分解，這種工藝要到達(dá)吸取、釋放和儲(chǔ)存二氧化碳，需要很大的能量輸入。試

驗(yàn)室試驗(yàn)說(shuō)明，巴斯夫開發(fā)的胺基溶劑比常規(guī)溶劑穩(wěn)定得多，并可使用較長(zhǎng)時(shí)間，

在吸取和釋放二氧化碳過(guò)程中，耗能也比較低，用溶劑進(jìn)展氣體洗滌能大大降低

除去二氧化碳的費(fèi)用。

巴斯夫公司、RWE電力公司和林德集團(tuán)2023年9月底宣布，聯(lián)手開發(fā)并將

推廣使用從燃煤電廠煙氣中捕集CO2的工藝。合作伙伴目標(biāo)是先去除、然后在

地下貯存超過(guò)90%的CO。，這些公司的合作包括在RWE電力公司德國(guó)

Niederaussem的褐煤燃燒發(fā)電廠建設(shè)和運(yùn)作中型裝置，試驗(yàn)巴斯夫公司用于

CO2洗滌的溶劑。林德公司進(jìn)展該中型裝置的工程建設(shè)。目標(biāo)是到2023年在褐

煤燃燒發(fā)電廠商業(yè)化應(yīng)用CO逋集。一旦中型試驗(yàn)完成，合作方將于2023年對(duì)此

進(jìn)展驗(yàn)證，為工藝的商業(yè)化應(yīng)用供給牢靠的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。RWE和巴斯夫是30家

CO從捕集到貯存(CASTOR)合作工程的成員，該工程得到歐盟的資助。

2023年，巴斯夫開發(fā)了的溶劑，從電廠排放中去除CO頗為有效，作為CASTOR

工程，已在丹麥Esbjerg完成中試。"洗滌〃承受化學(xué)溶劑使CO加以結(jié)合》該溶

劑然后可再調(diào)制以釋放出COo而常規(guī)的溶劑很簡(jiǎn)潔受電廠廢氣中含有的氧氣影響

而使之變質(zhì)，過(guò)程也需要供入大量能量以到達(dá)吸取、釋放和貯存CO的效果。巴

斯秀將基于胺的溶劑供給應(yīng)CASTOR,它比常規(guī)溶劑更為穩(wěn)定，可使用很長(zhǎng)時(shí)間。

在吸取和釋放CO的過(guò)程中，消耗熊量也很少。RWE電力公司也在開發(fā)帶有

CO捕集、運(yùn)送和《存的一體化氣化聯(lián)合循環(huán)過(guò)程(IGCC)的燃煤電廠，該

450MW的電廠將于2023年投運(yùn)。RWE電力公司是德國(guó)最大的電力生產(chǎn)商，也

向中/東歐供給電力。該公司使用寬范圍的能源，包括褐煤、硬煤和可再生能源。

基于氨的工藝

美國(guó)Powerspan公司開發(fā)了ECO2捕集工藝，可使用含水的氨(AA)溶液

從電廠煙氣(FG)中捕集CO2。這是該公司與美國(guó)能源部國(guó)家能源技術(shù)試驗(yàn)室

(NETL)共同爭(zhēng)論的成果。BP替代能源公司與Powerspan公司正在開發(fā)和驗(yàn)

證Powerspan公司稱為匕CO2基于氨的CO?捕集技術(shù)，并將使具用于燃煤電

廠推向商業(yè)化。這種后燃燒C02捕集工藝適用于改造現(xiàn)有的燃煤發(fā)電機(jī)組和建

的燃煤電廠。ECO2捕集工藝與Powerspan公司的電催化氧化技術(shù)組合在一起,

使用氨水吸取大量二氧化硫（SO?）、氮氧化合物（NO*）和汞。CO2加工步驟設(shè)置

在ECO的SO?、NO*和汞脫除步驟的下游。依據(jù)美國(guó)國(guó)家能源技術(shù)試驗(yàn)室

（NETL）等對(duì)使用含水的氨吸取C5進(jìn)展的爭(zhēng)論說(shuō)明，傳統(tǒng)的單乙醇胺（MEA）

工藝用于CO?脫除，CO2負(fù)荷力氣（吸取每kgCC^/ks吸取劑）低，有高的設(shè)

備腐蝕率，胺類會(huì)被其他煙氣成分降解，同時(shí)吸取劑再生時(shí)能耗高。比較而言，

氨水加工有較高的負(fù)荷力氣，無(wú)腐蝕問(wèn)題，在煙氣環(huán)境下不會(huì)降解，可使吸取劑

補(bǔ)充量削減到最小，再生所需能量很少，而且本錢大大低于MEAo尤其是，NEFL

承受Powerspan公司開發(fā)的氨水工藝與常規(guī)胺類相比，有4大優(yōu)點(diǎn)：（1）蒸

汽負(fù)荷?。?00Btu/磅被捕集的CO2）；（2）產(chǎn)生較濃縮的CO?攜帶物；（3）

較低的化學(xué)品本錢；14）產(chǎn)生可供銷售的副產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)多污染物把握。

在該ECO2工藝中，CO?通過(guò)用AA洗滌從煙氣中被捕集，AA通過(guò)形成二

碳酸錢鹽吸取CO,。得到的NH1HCO?溶液可被熱法再生，釋放出CO,和NH，。

NH，被分別并返回洗滌器。得到濃縮的CO,物流尤其適用于回收。脫除CO,在

捕集SO?和NOx的下游進(jìn)展。捕集SO?和NOx也用AA洗滌，承受Powerspan

公司的ECO技術(shù)。ECO?工藝的中試于2023年在美國(guó)俄亥俄州Shadyside的

FirstEnergy公司Burger工廠進(jìn)展。該中試裝置將處理來(lái)自電廠排出的1MW當(dāng)量

（約2（）23立方英尺/分鐘）CO2（20噸/天）。在減驗(yàn)室試驗(yàn)中，ECO?工藝在工

業(yè)化吸取劑條件下，可去除90%CO2o依據(jù)能源部的經(jīng)濟(jì)性分析，對(duì)于的燃月粉

煤電廠（承受超臨界蒸汽循環(huán)），CO?捕集率為90%,承受常規(guī)污染把握系統(tǒng)和

MEA時(shí)，脫除每噸CO2本錢為47美元，需電力7.6kW?h。而承受基于AA的

CO?捕集ECO2系統(tǒng)本錢約為14美元，需電力5.5kW-hoPowerspan公司的

EC。？技術(shù)可成為CO之后燃燒捕集最有前途的解決方案。FirstEnergy公司與當(dāng)

地碳封存合作伴伴合作進(jìn)展該工程封存試驗(yàn)。ECO2技術(shù)的中型規(guī)模試驗(yàn)預(yù)期于

2023年初在FirstEnergy公司美國(guó)俄亥俄州Shadyside的R.E.Burge「燃煤

電廠中進(jìn)展。該ECO2中型裝置將從50MWBurgerECO裝置中處理1MW的

側(cè)線氣流（20tCO2/d）o該工T在2023年初己在Burger工廠就地鉆探了8000

英尺試驗(yàn)井，用于就地封存CO2o該中型設(shè)施將是常規(guī)燃煤電廠驗(yàn)證CO2浦集

和封存的第一次設(shè)施。據(jù)測(cè)算，與已商業(yè)化應(yīng)用的基于胺類的C02捕集技術(shù)相

比，基于氨的C02捕集技術(shù)在本錢上可望大大節(jié)約。

法國(guó)Alstom公司推出先進(jìn)的吸取劑后燃燒C02捕集(制冷氨)工藝。制

冷氨工藝是用于后燃燒捕集而開發(fā)的兒種工藝之一，它使煙氣冷卻，回收大量水

用于循環(huán)，然后依據(jù)削減二氧化硫排放的系統(tǒng)所用吸取器相像的方法，利用co2

吸取器。在干凈煙氣中剩余的低濃度氨用冷水洗滌加以捕集，并返回吸取器。

C02然后被壓縮用于提高石油采收率或貯存。該技術(shù)將在現(xiàn)有燃煤電廠改造和

設(shè)計(jì)中應(yīng)用。Alstom公司現(xiàn)已承受制冷氨系統(tǒng)用于5MW的中型工程中。Alstom

開發(fā)的CO2捕集技術(shù)將為削減使全球變暖的溫室氣體排放作出奉獻(xiàn)，該技術(shù)可

為電力工業(yè)削減碳排放起重要作用。

2023年3月，美國(guó)電力公司(AEP)和法國(guó)Alstom公司簽署的協(xié)議，將

使Alstom公司先進(jìn)的吸取劑后燃燒CO2捕集［制冷氨)工藝于2023年到達(dá)

全商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用。2023年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模200MWc這將是驗(yàn)證后燃燒碳捕

集的重要步驟。

設(shè)置在瑞典南部Karlshamn電廠的CO2捕集裝置，承受Alstom公司基于

制冷氨的技術(shù)，該裝置于2023年投運(yùn)。待完成技術(shù)評(píng)價(jià)后，該公司將打算使該

技術(shù)應(yīng)用到瑞典其他的電廠。

2023年6月，Alstom公司為轉(zhuǎn)讓其基于制冷的CO2捕集技術(shù)簽署了兩項(xiàng)

合同，一是轉(zhuǎn)讓給E.ON公司在瑞典的電廠，另一轉(zhuǎn)讓給Statoil公司在挪威的

Mongstdd煉油廠。

美國(guó)電力公司(AEP)fllSemGroup旗下的SemGreen公司于2023年

10月中旬簽署協(xié)議，將通過(guò)已打算推向商業(yè)規(guī)模應(yīng)用的捕集系統(tǒng)使阿克拉何馬

州東北燃煤電廠進(jìn)展CO2捕集，承受Alstom技術(shù)。AEP和SemGreen公司

將在阿克拉何馬電廠捕集CO2,通過(guò)管道運(yùn)送給SemGreen公司，由

SemGreen公司供給技術(shù)，然后對(duì)CO?進(jìn)展利用，或由SemGreen公司出售

用于提高石油采收率。

Alstom技術(shù)還將在美國(guó)西弗吉尼亞州NewHaven的AEP公司1300MW

電廠應(yīng)用，從裝置煙氣側(cè)線捕集CO2,煙氣側(cè)線相當(dāng)于發(fā)電量20-30MW.

Alstom制冷氨系統(tǒng)估量可捕集10萬(wàn)~20萬(wàn)噸/年CC>2,將注入當(dāng)?shù)佧}水深層

進(jìn)展地質(zhì)貯存。

CO2吸附技術(shù)

近年來(lái)工業(yè)級(jí)和食品級(jí)CO?的標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越高，而通常承受的溶劑吸取法、

變壓吸附法、有機(jī)膜分別法和催化燃燒法等回收的CO?產(chǎn)品無(wú)法到達(dá)食品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

要求，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也受到限制。大連理工大學(xué)立足于CO2回收、精制技術(shù),

成功開發(fā)出吸附精儲(chǔ)法回收CO?工藝，并推廣應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程中，用于將化工企

業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳?xì)饣厥仗峒?。該工藝的關(guān)鍵技術(shù)到達(dá)

國(guó)際先進(jìn)水平，開發(fā)的烯燃吸附劑和工藝優(yōu)化技術(shù)為國(guó)際首創(chuàng)。該技術(shù)承受特別

配方制成的固體復(fù)合吸附劑，有針對(duì)性地把CO?中的重組分雜質(zhì)分步吸附除盡，

再利用熱泵精譙技術(shù)，把輕組分雜質(zhì)分別除盡，使CO?純度到達(dá)99.996%以上。

目前大連理工大學(xué)已研制成功了12種不同類型的吸附劑，可分別脫除C0?中的

硫化物、氮氧化物、烯燃、烷燃、芳煌和有機(jī)氧化物，各種吸附劑配方獨(dú)特，性

能優(yōu)越，雜質(zhì)凈化度高。此外，與以往一套吸附床裝一種吸附劑只脫除一種雜質(zhì)

不同，該技術(shù)可在一套吸附床中裝填幾種不同的吸附劑吸附多種雜質(zhì)，全部工藝過(guò)

程操作簡(jiǎn)潔，投資少，可將合成氨廠、煉油廠、制氫或乙二醇化工廠、酒精廠以

及燃燒氣、分解氣等各種氣源中的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)展進(jìn)一步提純潔化，應(yīng)用領(lǐng)域廣

泛。隨著吸附精儲(chǔ)法回收精制CO2工業(yè)化技術(shù)在多套裝置的成功應(yīng)用，始終被

視為工業(yè)廢氣的CO?通過(guò)這一的回收利用技術(shù)正在成為碳資源的有力補(bǔ)充。大

連理工大學(xué)化工學(xué)院繼在海城鎂砂公司、遼陽(yáng)金興化工廠等企'也建成共計(jì)7萬(wàn)噸/

年的CO2回收裝置后，目前遼河煉油廠、湖北化肥廠、錦州石化公司、

天津吉華化工公司等承受這一技術(shù)設(shè)計(jì)建筑的CO?回收精制裝置也己投產(chǎn)，截

至2023年底已經(jīng)累計(jì)制造產(chǎn)值11977萬(wàn)元。承受該法所得的液體二氧化碳產(chǎn)品純

度不但到達(dá)國(guó)家食品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而且超過(guò)美國(guó)可口可樂(lè)和英國(guó)BOC公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)介紹，該工藝實(shí)行了多項(xiàng)創(chuàng)技術(shù)。針對(duì)二氧化碳中不同的雜質(zhì)，開發(fā)出不同配

方的吸附劑，分別用于脫除二氧化碳?xì)庵械母鞣N重組分，該吸附劑吸附量大，選擇

性強(qiáng)，產(chǎn)品純度高。該技術(shù)工業(yè)應(yīng)用便利，可在一套吸附床中裝填幾種

不同的吸附劑以吸附幾種不同的雜質(zhì)，并直接使用精微塔頂排出的輕組分氣體作

吸附劑再生氣，免去了使用高溫蒸汽或高純氮?dú)獾韧饧託怏w的麻煩，大幅降低了

生產(chǎn)本錢。

美國(guó)開發(fā)的一種超級(jí)海綿狀物質(zhì)可吸取發(fā)電廠或汽車尾管排放的排氣中

的大量coo這種超級(jí)海綿狀物質(zhì)作為可用于凈化溫室氣體的方法，比現(xiàn)用方

2

法（包括水溶液處理）更為有效和價(jià)格低廉。美國(guó)密歇根大學(xué)的爭(zhēng)論人員承受化

學(xué)合成方法，制取了這類海綿狀物質(zhì)。這種材料稱之為金屬-有機(jī)骨架（MOF）混

合物，為穩(wěn)定的、結(jié)晶型多孔物質(zhì)，由有機(jī)鏈接基團(tuán)組合金屬簇構(gòu)成。據(jù)報(bào)道，

這種MOF能很好地捕集COo其化合物之一MOF-177在中等壓力（約3.OMPa）下，

2

可捕集140w%（33.5mnx）l/g）室溫下的CO,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)任何其他多孔材料的CO

22

貯存力氣。超級(jí)綿狀M0F-177由正八面體Zn4竣基化物簇與有機(jī)基團(tuán)鏈接而成，

這種材料有極高的外表積，達(dá)4,500m2/g,相當(dāng)于每克材料有約4個(gè)足球場(chǎng)大小

的面積。在捕集C0后，氣體可在略微加熱的狀況下很簡(jiǎn)潔地釋放出來(lái)，然后可

2

用于各種反響的試劑，包括制取聚碳酸酯建筑材料的聚合過(guò)程和軟飲料的碳酸

化。

利用陶瓷管過(guò)濾氧氣的純氧燃燒使C（）2易于捕集

一項(xiàng)最近的科研成果說(shuō)明，承受先進(jìn)陶瓷材料制作的微細(xì)管，通過(guò)把握燃燒

過(guò)程，可望使發(fā)電站的溫室氣體排放削減至近乎于零。這種稱之為L(zhǎng)SCF的材料

具有從空氣中過(guò)濾氧氣的顯著特征。這樣，通過(guò)在純氧中燃燒燃料，就可產(chǎn)生近

乎純二氧化碳的氣流，純二氧化碳具有可再加工為有用化學(xué)品的潛在商業(yè)化用

途。LSCF是相對(duì)較的材料，它原為燃料電池技術(shù)而開發(fā)，很多國(guó)家己爭(zhēng)論了數(shù)

十年之久，主要可望用作燃料電池的陰極。但英國(guó)北部Newcastle大學(xué)的工程技

術(shù)人員與倫敦帝國(guó)大學(xué)合作，將它開發(fā)可望應(yīng)用于削減燃?xì)怆娬?，也可能?yīng)用于

削減燃煤和燃油電站排放。常規(guī)的燃?xì)怆娬驹诳諝鈿饬髦腥紵淄椋傻獨(dú)夂?/p>

溫室氣體的混合物，包括二氧化碳和氮氧化合物，它們都被排放至大氣。由于高

的本錢和所需大量能量，為此，分別這些氣體并不實(shí)際。然而，利用LSCF管后,

僅使用空氣中氧氣成分使甲烷氣體燃燒，生成兒乎為純的二氧化碳和蒸汽，

它們可以很簡(jiǎn)潔地將蒸汽冷凝為水而得以分別。所得二氧化碳?xì)饬鞫９茌斨良樱?/p>

裝置，用于轉(zhuǎn)化成化學(xué)品，如甲醇、有用的工業(yè)燃料和溶劑。的燃燒過(guò)程已由

Newcastle大學(xué)化學(xué)工程和先進(jìn)材料學(xué)院的IanMetcalfe教授及倫敦帝國(guó)大學(xué)化學(xué)

工程系的同事們?cè)谠囼?yàn)室內(nèi)開發(fā)并試驗(yàn)成功，這一項(xiàng)爭(zhēng)論得到工程和物理科學(xué)爭(zhēng)論

委員會(huì)（EPSRC）的支助。該研發(fā)成果已在2023年8月出版的《材料世界》和

《化學(xué)工程師》雜志上發(fā)表。LSCF管看上去似乎小而硬的吸水管，但它可滲透

氧離子。關(guān)鍵是LSCF在典型的電站操作溫度約800℃條件下也能耐腐蝕或不會(huì)

分解。當(dāng)管子的外側(cè)吹入空氣時(shí)，氧氣就可通過(guò)管壁進(jìn)入內(nèi)側(cè)，在內(nèi)側(cè)，氧氣就

可與泵送進(jìn)入管子中心的甲烷氣體一起進(jìn)展燃燒。剩余的主要由氮?dú)饨M成的缺氧

空氣可再返回大氣，對(duì)環(huán)境無(wú)不利影響。而在燃燒后可從管子內(nèi)側(cè)收集二氧化碳。

另一種替代方案是可把握空氣和甲烷的流量，這洋僅發(fā)生局部燃燒。這就可得到

“合成氣”，即一氧化碳與氫氣的混合物，它可很簡(jiǎn)潔地轉(zhuǎn)化成各種有用的燒類化

學(xué)品。LSCF管屬于鐲-鋸-鉆-鐵氧化物材質(zhì)，己在試驗(yàn)室成功進(jìn)展了試驗(yàn)，其設(shè)

計(jì)對(duì)能源工業(yè)頗具吸引力。爭(zhēng)論團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)一步試驗(yàn)LSCF管的耐久性，以碓證在

電站燃燒室條件下有長(zhǎng)的使用壽命。從目前狀況看來(lái)，有可能在電站燃燒室內(nèi)安

裝大量這類管子，管子之間的空間用空氣進(jìn)展循環(huán)。從理論上看，該技術(shù)也可能

應(yīng)用于燃煤和燃油電站，這一操作在理論上說(shuō)是簡(jiǎn)潔的，但會(huì)增大電站運(yùn)營(yíng)的本錢

和簡(jiǎn)潔程度。據(jù)英國(guó)政府統(tǒng)計(jì)，英國(guó)能源工業(yè)產(chǎn)生超過(guò)2億噸/年的二氧化碳，這

些二氧化碳超過(guò)英國(guó)二氧化碳總排放量的1/3。

分別CO2的膜法技術(shù)

美國(guó)德克薩斯大學(xué)的工程技術(shù)人員開發(fā)的改進(jìn)型塑料材料可大大改進(jìn)從天

然氣中分別溫室氣體CO?的力氣°這種的聚合物膜可自然地仿制電池膜中才有

的小孔，基于它們的外形，其獨(dú)特的砂漏外形可有效地分別分子。科學(xué)工業(yè)爭(zhēng)論

組織2023年10月的評(píng)價(jià)說(shuō)明，它可從甲烷中分別CO?。像海綿一樣，它僅吸取

某些化學(xué)品。的塑料允許CO2或其他小分子通過(guò)砂漏外形的小孔，而自然氣

（甲烷）則不會(huì)通過(guò)這些一樣的小孔運(yùn)移。這種熱重排（TR）塑料通過(guò)小孔分

別CO,要優(yōu)于常規(guī)膜的4倍。BennyL'reeman教授的試驗(yàn)室爭(zhēng)論也說(shuō)明，

熱重排(TR)塑料膜的分別速度也較快，比常規(guī)膜去除CO?要快幾百倍。假設(shè)

這種材料用于替代常規(guī)的醋酸纖維素膜，則自然氣加工裝置需要的空間可減小

500倍，由于該種膜有更高效的分別力氣，廢棄產(chǎn)物中損失的自然氣也很少。熱重

排(TR)塑料將來(lái)也有助于再捕集CO2以泵入油藏。熱重排(TR)塑料分別

CO2和自然氣后，管輸自然氣則僅含2%CO2,提高了自然氣濃度。這種膜可望

應(yīng)用于自然氣加工裝置，包括空間有限的海上平臺(tái)。

韓國(guó)科研人員宣布制造了一種可快速過(guò)濾大量二氧化碳?xì)怏w的型塑料薄膜,

這種薄膜在溫室氣體減排方面應(yīng)用前景寬闊。爭(zhēng)論人員表示，這種薄膜的具體用

途是可讓沼氣和氮?dú)獾绕渌麣怏w自由通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)這些氣體與溫室氣體二氧化

碳的分別。這樣，無(wú)法通過(guò)薄膜的二氧化碳便被留住。據(jù)韓國(guó)科學(xué)技術(shù)部介紹，

漢陽(yáng)大學(xué)研制的這種薄膜主要材料是經(jīng)過(guò)熱處理的聚酰亞胺，其效果超過(guò)了過(guò)去研

制的醋酸纖維薄膜。這種薄膜可用于削減火力發(fā)電廠和自然氣井的二氧化碳排放量,

其減排效率要比現(xiàn)有技術(shù)高出大約500倍。韓國(guó)政府支持這項(xiàng)研發(fā)，并將其納入旨

在提高韓國(guó)在科學(xué)和工程領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力的21世紀(jì)前沿研發(fā)打算。最一期美國(guó)《科

學(xué)》雜志發(fā)表了有關(guān)這項(xiàng)制造的論文。爭(zhēng)論人員表示，雖然當(dāng)今的企業(yè)并非急需

使用這種型薄膜，但全世界目前正在進(jìn)展的旨在削減溫室氣體排放的工作，將使這

種薄膜的需求量在今后3年至4年里有所增加。爭(zhēng)論人員目前正在進(jìn)展用這種過(guò)

濾材料固化和壓縮二氧化碳的工作，其目的是將二氧化碳掩埋到深海。

在5年內(nèi)，歐洲4座大型電廠將進(jìn)展中型規(guī)模試驗(yàn)，承受由挪威科技大學(xué)開

發(fā)的能效CO2過(guò)濾膜。挪威科技大學(xué)化學(xué)工程系的膜爭(zhēng)論團(tuán)隊(duì)May-BrittHagg

教授表示，這種膜將首次低本錢地應(yīng)用于從煙氣中脫除C02o這種膜可以很簡(jiǎn)潔

地使回收純度為90%的co2到達(dá)85%。常規(guī)狀況下，從煙氣中捕集CO?需要大

的吸取塔，氣體通過(guò)有害的胺溶液被鼓泡吸取，然后再送到能量密集的脫附塔，

以脫除CO?。在提出的替代方案中，由于氣流中含有CO2液體的攜帶，被支撐

的液膜會(huì)趨于快速削減。但該大學(xué)爭(zhēng)論團(tuán)隊(duì)開發(fā)的膜解決了這些問(wèn)題，他們應(yīng)用

比較固定的聚乙烯基胺納米塑料作為“固定化載體“，在聚合物構(gòu)造中承受NH4F

交聯(lián)，用以改進(jìn)陰離子交換。當(dāng)來(lái)自煙氣的水蒸氣飽和時(shí)，胺和氟化物離子將單

獨(dú)與CO2絡(luò)合成為雙碳酸鹽。由于HCO3一陰離子隨CO?反復(fù)通過(guò)后而會(huì)再次顯

露，為此不需要使膜頻繁地進(jìn)展再生。這種膜已在試驗(yàn)室規(guī)模利用經(jīng)加熱后的氮

氣、甲烷、二氧化碳和水蒸氣組成的模擬煙氣進(jìn)展了5年的試驗(yàn)。爭(zhēng)論人員還建

立了小型中試，承受少量氣流(約0.15Nm3/h)對(duì)膜曝置于實(shí)際煙氣中進(jìn)展了

長(zhǎng)期性試驗(yàn)，試驗(yàn)狀況很好，并將在約三年內(nèi)進(jìn)展較大規(guī)模的中試。

從大氣中直接捕集CO2的技術(shù)

美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家2023年10月中旬宣布，正在加快開發(fā)從大氣中直

接捕集CO2的工業(yè)技術(shù)。分析認(rèn)為，這樣可從分散的和移動(dòng)的排放源捕集全球

溫室氣體排放的50%,甚至無(wú)需完全承受碳捕集和貯存(CCS)技術(shù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，大

的靜止點(diǎn)排放源產(chǎn)生超過(guò)O.IMt/年CO2。由FrankZeman提出的技術(shù)基于

KlausLdckner以前在哥倫比亞大學(xué)所作的工作，已硅立了這一特定的空氣捕

集工藝過(guò)程的熱動(dòng)力學(xué)可行性。KlausLackne「于1999年首次提出從空氣中

去除CO2以到達(dá)碳捕集和貯存的目的。的爭(zhēng)論成果已在美國(guó)《環(huán)境科學(xué)和技術(shù)

(EnvironmentalScience&Technology:》2023年11月版上公布。

空氣洗滌過(guò)程需要多個(gè)步驟。首先，NdOH堿溶液吸取CO2產(chǎn)生溶解性碳

酸鈉。吸取反響是氣液反響，為強(qiáng)放熱反響。2NaOH(ag)+CO2(g)一

NaCO_+HAH°=-109.4kJ/mol與氫氧化鈣(Ca(OH)J的反

響可從溶液中去除碳酸鈣離子，其結(jié)果是生成方解石(CaCO3)沉淀?？粱错?/p>

是中等放熱反響。Na2CO+Ca(OH)「2NaOH+

CaCO3(s)AH。=-5.3kJ/mol接著，碳酸鈣沉淀從溶液中被過(guò)濾出來(lái)，并

被熱分解產(chǎn)生氣態(tài)CO2。焙燒反響在過(guò)程中僅是放熱反響。CaCO3(s)

Ca。⑸+CO2(g)AH°=+179.2kJ/mol方解石在石灰窯中用氧氣進(jìn)展熱

分解是為了避開附加的氣體分別步驟。石灰(CaO)的水合完全是循環(huán)的。CaO(s)

+H2O())-Ca(OH)2(s)AH°=-64.5kJ/mol承受CO2空氣捕集的重要

挑戰(zhàn)之一是氣體的濃度低：假定為50%的捕集率和80ppm(0.015mol/nf)

C。2濃度，則必需處理大氣中133m3才能捕集1mole