二氧化碳給環(huán)境帶來的負(fù)面影響已經(jīng)引起了的關(guān)注。自1992年以來，世界各國政府不斷磋商會談，為了約束各國排放的溫室氣體，先后簽署《氣候變化框架公約》、《京都議定書》、《德里宣言》、“蒙特利爾路線圖"等重要公約。在我國《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》將“主要行業(yè)二氧化碳、甲烷等溫室氣體的排放控制與處置利用技術(shù)"列入環(huán)境領(lǐng)域優(yōu)先主題，并在能源技術(shù)方向提出“開發(fā)高效、清潔和二氧化碳近的化石能源開發(fā)利用技術(shù)"；《國家“十二五"科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》提出“發(fā)展二氧化碳捕集利用與封存等技術(shù)"。《中國應(yīng)對氣候變化科技專項(xiàng)行動(dòng)》、《國家“十二五"應(yīng)對氣候變化科技發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》均將“二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)"列為重點(diǎn)支持、集中攻關(guān)和示范的重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
控制二氧化碳的排放已經(jīng)刻不容緩。目前，對于CO2的捕集技術(shù)主要分為三大類：燃燒前，燃燒中以及燃燒后。幾種方式各有利弊，目前都在不斷的研究發(fā)展中。
1 燃燒前捕集技術(shù)
燃燒前脫除二氧化碳，就是燃料在參與燃燒前就將其中的碳分離出去，從而使燃燒后沒有CO2生成。這個(gè)技術(shù)的典型代表就是整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）。近年來，國內(nèi)外對于這項(xiàng)技術(shù)的研究比較多，中國華能CSIRO燃燒前捕集示范項(xiàng)目，2012年美國Lost Cabin項(xiàng)目，2014年加拿大Agrium與ACTL合作的CO2捕集項(xiàng)目，美國Kemper County的IGCC項(xiàng)目等。相對于其他的脫碳方法，燃燒前技術(shù)要求氣體高壓力，高濃度和高純度。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行成本低，CO2濃度高；缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜，只能與IGCC匹配，不適用于傳統(tǒng)電廠。
2 燃燒中捕集技術(shù)
燃燒中捕集也成為富氧燃燒技術(shù)（Oxygen Enriched Combustion）。該技術(shù)的特點(diǎn)是利用空氣分離系統(tǒng)，分離出絕大部分的氮，獲得純氧，送入能量轉(zhuǎn)化器與燃料混合。燃燒產(chǎn)物避免了脫銷過程，經(jīng)過脫硫之后燃燒產(chǎn)物90%就是CO2，可直接處理或利用。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是避免了氮氧化物的排放，回收CO2成本低，脫硫效率高。但是有一個(gè)的問題就是制氧成本太高，使得這項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性大打折扣，從而限制了這項(xiàng)技術(shù)的工業(yè)化運(yùn)用。
3 燃燒后捕集技術(shù)
燃燒后捕集，就是將燃燒產(chǎn)物進(jìn)行脫碳。是目前前景，并且已有工業(yè)化運(yùn)用的技術(shù)。針對目前的燃煤電廠，采用燃燒后脫碳僅需要在現(xiàn)有系統(tǒng)上小范圍的改裝，不用對其他主要系統(tǒng)大規(guī)模改動(dòng)。所以這項(xiàng)技術(shù)適用于許多老電廠，市場潛力大。其缺點(diǎn)是電廠煙氣中含有大量的惰性氣體和粉塵，CO2的濃度和分壓較低，對CO2的捕獲費(fèi)用相對偏高。目前，工業(yè)上吸收分離CO2的方法主要有吸附法、化學(xué)吸收法、低溫蒸餾法、膜分離法等。
3.1 吸附法
吸附法是利用吸附劑對CO2的選擇性和可逆解吸作用來分離煙氣中CO2。主要機(jī)理是由于流體分子與吸附介質(zhì)表面分子之間的引力而使其附著于介質(zhì)表面。
此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單，無腐蝕及污染，吸附劑壽命長，維護(hù)量少。但如何選擇良的吸附劑是關(guān)鍵點(diǎn)。吸附劑孔徑、孔體積、表面積、被吸附氣體與吸附劑之間的親和力等因素直接影響吸附效果。此技術(shù)適用于CO2濃度高（20～80 vol.%）的工業(yè)氣。煙氣中CO2濃度較低，需對煙氣除水和除灰，增大CO2分壓以滿足吸附分壓等預(yù)處理，耗能大。因此，該方法不宜用于電廠煙氣脫碳。
3.2 化學(xué)吸收法
化學(xué)吸收法就是利用吸收劑溶液吸收氣相的CO2。常用的化學(xué)吸收劑有醇胺溶液，強(qiáng)堿溶液等。有單一純胺法和混合純胺法?；瘜W(xué)吸收法是目前的脫碳方法。國內(nèi)外已經(jīng)有很多工業(yè)化的實(shí)例。南化研究院的改良甲基二乙醇胺（MDEA）法脫碳技術(shù)，德國BASF公司開發(fā)的aMDEA工藝，采用了六種溶劑配方，均具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性?；瘜W(xué)吸收法的優(yōu)點(diǎn)是脫碳率高，能達(dá)到99%以上，吸收效率高，適應(yīng)性廣。缺點(diǎn)是在脫碳過程中系統(tǒng)溫度的控制。對于燃煤電廠煙氣，進(jìn)入脫碳吸收塔的溫度一般要求不高于100℃，所以煙氣必須先降溫。脫碳后，為了減少低溫腐蝕又必須升溫，這就造成能耗過高。除此之外，吸收劑與煙氣中的SOX、NOX反應(yīng)生成不可逆的鹽類，會直接造成吸收劑的損失。這些都限制了化學(xué)吸收法的大規(guī)模推廣。
3.3 膜分離法
膜分離法的機(jī)理是利用氣體與膜材料之間發(fā)生反應(yīng)，將CO2透過薄膜分離出來。按膜的材料可分為有機(jī)膜和無機(jī)膜。此技術(shù)的關(guān)鍵是選擇與膜材料相匹配的吸收劑溶液。另外膜材料的耐久性，對溫度壓力的適應(yīng)性，以及電廠煙氣中雜質(zhì)對膜的腐蝕，污染，堵塞等問題都是目前面臨的問題[8]。
3.4 膜吸收法
膜吸收法與膜分離法不同。膜本身對氣體沒有選擇，也不參與反應(yīng)。膜只起到隔離煙氣和吸收液的作用。該技術(shù)是采用微孔膜技術(shù)，CO2透過膜孔到達(dá)膜的另一側(cè)與吸收液反應(yīng)，CO2靠在膜兩側(cè)的濃度差，自行的從一側(cè)繼續(xù)到達(dá)另一側(cè)，從而不斷的被吸收。國內(nèi)外學(xué)者對膜吸收法展開了大量的研究。目前的研究結(jié)果表明膜吸收法的吸收效率高，過程中無相變，并且價(jià)格低，具有很大的市場潛力，適合大規(guī)模的運(yùn)用[9，10]。但是在研究中也有難題比如膜孔容易堵塞，污染等。
4 結(jié)論
從目前的脫碳方法分析，針對燃煤電廠的煙氣二氧化碳捕集，化學(xué)吸收法是的方法。從長遠(yuǎn)看，膜吸收法也有比較大的潛力，值得深入研究和推廣。
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