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二氧化碳的排放现状及减排技术

二氧化碳的排放现状及减排技术

摘要

二氧化碳排放引发的环境问题引起国际社会的广泛关注。本文介

绍了物理法、化学法、生物法回收二氧化碳的现有技术，指出了适用

范围，并对烟气二氧化碳回收技术进行了展望。物理性回收二氧化碳

技术可分为溶剂吸收法、物理吸附法两类；化学性回收二氧化碳技术

可分为化学固定技术、化学吸收法、化学吸附法、薄膜分离法和二氧

化碳重组法；生物性回收二氧化碳技术可分为微生物回收技术。埋存

主要选择的是枯竭的油气藏、深部的盐水储层、不能开采的煤层和深

海埋存等方式。本文还介绍了二氧化碳资源化利用的重要意义和主要

方法。综述了将二氧化碳催化转化成高附加值的燃料、高分子材料、

精细化工中间体的各类反应以及二氧化碳作为环境友好介质的研究进

展。对二氧化碳资源化利用的发展前景和面临的挑战进行了展望。

1.背景意义

人类社会进入工业文明发展模式后，大量使用化石燃料(如煤、石

油等)，排放相当多的以CO2为主的温室气体，产生温室效应，导致全

球变暖。全球变暖使得自然生态系统平衡受到危害，威胁人类的食物

供应和居住环境。所以，世界气候变化引起各国政府和学术界等广泛

的关注。在1977年第1次世界气候大会上，气候变化成为重要议题；

1997年在日本京都召开的第3次缔约方大会通过具有法律约束力和时

间表的减排义务的《京都议定书》，表明经济和环境政策的全球化合

作。目前大力发展低碳经济以应对全球气候变暖对人类生存和发展的

严峻挑战，成为世界各国经济发展的共识。其中，低碳经济指以低能

耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工

业文明之后的又一次重大进步。

自从改革开放以来，中国经济快速增长，经济规模迅速扩大，已

成为世界经济发展的主要动力源之一，并预计在本年末成为世界第二

大经济体。中国经济处

于工业化和城镇化的发展阶段，对化石能源需求量持续增长，而

二氧化碳排放主要来自化石燃料燃烧和水泥、石灰、钢铁等工业生产

过程，所以中国二氧化碳排放量也将逐年增加。

2.烟气中二氧化碳减排技术

二氧化碳是在人类活动中大量产生的，主要来自于火力发电、制

造业和交通运输业。以化石燃料为主要能源的电力生产中，排放的

CO2量约占世界人类排放的所有CO2量的30％。同时，它也是最大

的单点CO2排放源。因此，减缓与控制火力发电厂CO2的排放是减

缓全球变暖的重要措施。这可以从下面三个方面考虑：

(1)提高电力生产的效率，如采用超高参数的发电机组、联合循环

等；

(2)促进能源替代，如大力发展可再生能源，发展核电、水电、风

电等；

(3)直接从火力发电厂的烟气中分离CO2，然后对其进行储存或加

以利用。

第一种方法是首选的，它既节约了能源，降低了发电成本，同时

也有效地减少了CO2的排放。但是如果要进一步大量的减少CO2的

排放，而又不较大程度地改变当前的能源结构，从目前来看，只能从

第三方面寻求方法和技术。

2.1二氧化碳的分离

(1)吸收分离法

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CO2的

方法。按照吸收剂的不同，它可以分为化学吸收法和物理吸收法。化

学吸收法是指：CO2与吸收剂在吸收塔内进行化学反应而形成一种弱

联结的化合物。处理后的烟气直接排出，富CO2的吸收液被通入还原

塔内，加热后将CO2释放，同时吸收剂得以再生。典型的吸收剂有单

乙醇氨(MEA)，N—甲基二乙醇胺(MDEA)等，适合于中等或较低CO2

分压的烟气。物理吸收法的过程跟化学吸收法的过程相似，只是吸收

剂对CO2的吸收是按照物理溶解的方法进行的。主要的吸收剂有甲醇

等，此法较适合高CO2分压的烟气。

(2)吸附分离法

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