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可持續(xù)發(fā)展

sustainable development

在全球氣候變暖的背景下,以低能耗、低污染為基礎(chǔ)的“低碳經(jīng)濟(jì)”已成為全球熱點(diǎn)。歐美發(fā)達(dá)國家大力推進(jìn)以高能效、低排放為核心的“低碳革命”,著力發(fā)展“低碳技術(shù)”,并對產(chǎn)業(yè)、能源、技術(shù)、貿(mào)易等政策進(jìn)行重大調(diào)整,以搶占先機(jī)和產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。低碳經(jīng)濟(jì)的爭奪戰(zhàn),已在全球悄然打響。

碳捕集利用與封存(CCUS)技術(shù)

在全球氣候變暖的背景下,以低能耗、低污染為基礎(chǔ)的“低碳經(jīng)濟(jì)”已成為全球熱點(diǎn)

低能耗、低污染

在全球氣候變暖的背景下,以低能耗、低污染為基礎(chǔ)的“低碳經(jīng)濟(jì)”已成為全球熱點(diǎn)。歐美發(fā)達(dá)國家大力推進(jìn)以高能效、低排放為核心的“低碳革命”,著力發(fā)展“低碳技術(shù)”,并對產(chǎn)業(yè)、能源、技術(shù)、貿(mào)易等政策進(jìn)行重大調(diào)整,以搶占先機(jī)和產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。低碳經(jīng)濟(jì)的爭奪戰(zhàn),已在全球悄然打響。

規(guī)范健康持續(xù)發(fā)展

習(xí)近平主席強(qiáng)調(diào):“我國平臺(tái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處在關(guān)鍵時(shí)期,要著眼長遠(yuǎn)、兼顧當(dāng)前,補(bǔ)齊短板、強(qiáng)化弱項(xiàng),營造創(chuàng)新環(huán)境,解決突出矛盾和問題,推動(dòng)平臺(tái)經(jīng)濟(jì)規(guī)范健康持續(xù)發(fā)展;實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革,要把碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局,拿出抓鐵有痕的勁頭,如期實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和的目標(biāo)?!?

CO2氣驅(qū)強(qiáng)化采油技術(shù)

順應(yīng)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢,海格金谷在碳捕集利用與封存技術(shù)上緊跟先進(jìn)處理方式,投入研發(fā)力量進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。碳捕集的核心技術(shù)是捕集利用化工、發(fā)電、水泥等高能耗生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO2。另一方面,CO2又是重要的化工原料,市場對CO2的需求量很大,如可用于生產(chǎn)干冰、食品CO2氣體、焊接保護(hù)氣、煙絲膨脹劑。在化學(xué)工業(yè)中,CO2已大量用于甲醇、尿素、純堿等產(chǎn)品。在石油開采領(lǐng)域,CO2氣驅(qū)強(qiáng)化采油(EOR)也已經(jīng)成為一項(xiàng)比較成熟的技術(shù),既提高了原油的開采量,又可以在油井中部分儲(chǔ)存CO2,基于同樣原理的強(qiáng)化煤層氣開采技術(shù)(ECBM)也處在工程試驗(yàn)階段。從環(huán)保和碳源利用的角度考慮,開發(fā)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的CO2捕集分離技術(shù)有著十分重要的意義和市場應(yīng)用價(jià)值

碳捕集的主流技術(shù)采用以下幾種
胺吸收法、氨水法、熱堿法、吸收膜法、化學(xué)吸附法、離子液法、

碳捕集的主流技術(shù)

胺吸收法:胺吸收法的實(shí)質(zhì)是酸堿中和反應(yīng),弱酸(二氧化碳)和弱堿(水溶液中的胺)反應(yīng)生成可溶于水的鹽,這使得胺法可在較低分壓水平的煙氣中捕獲CO2,但吸收負(fù)荷受反應(yīng)平衡限制。該酸堿反應(yīng)隨溫度變化是可逆的,一般約在40℃形成鹽,CO2被吸收。而在100℃以上反應(yīng)逆向進(jìn)行放出CO2,因而利用吸收塔和在圣塔組成系統(tǒng)即可完成對CO2的捕集。但由于循環(huán)吸收液中水的含量很高(>50%),其周期性的升溫、降溫使得系統(tǒng)能耗過高。
胺法工藝中使用的醇胺,包括傳統(tǒng)的鏈狀取代基醇胺和帶支鏈的空間位阻胺。依據(jù)N原子的個(gè)數(shù),醇胺分為伯胺(如一乙醇胺,即MEA)、仲胺(如二乙醇胺,即DEA)、叔胺(如三乙醇胺,即TEA;二異丙醇胺,即MDEA),它們在吸收CO2時(shí)各有優(yōu)點(diǎn)。例如MEA分子量小,對CO2吸收速率快,對捕集煙氣中低濃度CO2最具優(yōu)勢,因而也是被研究和運(yùn)用最多的,但受限于反應(yīng)平衡,其吸收負(fù)荷卻最小。另外,為控制胺的氧化降解及其相應(yīng)的腐蝕問題,還需要吸收液中添加一定的抗氧化劑和緩蝕劑,并對煙氣也有一定的要求(一般要求已完成脫氧、除塵和脫硫)。 雖然胺吸收法已在化工行業(yè)使用多年,尤其是從天然氣中分離酸性氣體,但其技術(shù)進(jìn)步仍有空間:當(dāng)前研究主要集中于開發(fā)高效(混合)吸收劑及其添加劑、開發(fā)適用于大型分離設(shè)備的高效新型塔內(nèi)件、優(yōu)化工藝參數(shù)和于電廠的熱整合、改進(jìn)或創(chuàng)新再生工藝等,重點(diǎn)解決捕集過程的高能耗和高成本問題。


氨水法、該技術(shù)的工藝系統(tǒng)類似于胺吸收法。其關(guān)鍵反應(yīng)步驟是碳酸銨、二氧化碳和水生成碳酸氫銨,該反應(yīng)相比胺系統(tǒng)具有較低的反應(yīng)熱,因而具有再生能耗低的優(yōu)勢,此外相比于胺法還具有吸收速率快、吸收能力強(qiáng)、抗氧化降解、腐蝕性低、價(jià)格便宜等有點(diǎn)。 但由于氨水的高揮發(fā)性,該法在吸收階段需要將煙氣降溫至15-26℃以提高氨水對CO2的吸收性和避免氨的逃逸,而在再生階段則由于需要升溫,對氨逃逸的控制則更為迫切,這是當(dāng)前氨水法需要重點(diǎn)研究解決的問題。


熱堿法、另一種較有發(fā)展前景的吸收/再生法脫碳工藝是以哌嗪為活化劑的熱鉀堿法,由于此法的吸收/再生過程的操作溫度相差不大,故與常規(guī)醇胺法相比,再生熱量的消耗有較大下降。


吸收膜法、一般是將微孔膜(多為中空纖維膜)和胺吸收法相結(jié)合而出現(xiàn)的一種新型吸收過程。氣體和吸收液分別在膜兩側(cè)流動(dòng)而不直接接觸,膜本身沒有選擇性,只起隔離氣體與吸收液的作用:微孔膜上的孔足夠大,可允許膜一側(cè)被分離的氣體分子不需要很高的壓力即可穿過膜到另一側(cè),該過程主要依靠膜另一側(cè)吸收液的選擇性吸收達(dá)到分離混合氣體中某一組分CO2的目的。該法在傳質(zhì)性能、操作、能耗等方面較有優(yōu)勢,使之成為研發(fā)的熱點(diǎn)之一。


化學(xué)吸附法、該法是利用固體吸附劑對混合氣中CO2的選擇性可逆吸附作用來分離回收CO2,如堿性的金屬氧化物可吸收酸性CO2氣體生成碳酸鹽,在更高溫度下反應(yīng)可逆向進(jìn)行,當(dāng)前研究較多的是鋰化合物吸附劑。 固體吸附劑也可以是將易與CO2反應(yīng)的活性物質(zhì)負(fù)載在多孔固體上而成(亦稱“吸收劑固化”)。由于載體具有很高的比表面積,為活性物質(zhì)和CO2的接觸反應(yīng)提供了充分的接觸面積,同時(shí)與胺溶液吸收法相比,該工藝不含液體水,從而具備了低能耗的潛力。


離子液體是由特定陽離子和陰離子構(gòu)成的室溫下或近于室溫下呈液態(tài)的一類新型“綠色溶劑”,眾多研究表明離子液體具有性質(zhì)穩(wěn)定、無揮發(fā)、CO2吸收能力強(qiáng)、產(chǎn)物易于分離、循環(huán)使用性高以及陰陽離子可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn),被認(rèn)為是揮發(fā)性有機(jī)容紀(jì)的立項(xiàng)替代物,近年來在CO2回收利用方面?zhèn)涫荜P(guān)注。離子液體幾乎無蒸汽壓的特性,可有效緩解有機(jī)胺吸收法中VOCs排放引起的污染問題,同時(shí)因?yàn)槠淞己玫臒岱€(wěn)定性,離子液體可以在較低的溫度下完成解析并循環(huán)使用,更為重要的是,可以針對CO2氣體,按實(shí)際需求進(jìn)行分子設(shè)計(jì)并合成初高吸收容量的功能化離子液體。