二氧化碳捕集、利用与封存技术20160404Word文档下载推荐.doc
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二氧化碳捕集、利用与封存技术20160404Word文档下载推荐.doc
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三、二氧化碳主要捕集方法
目前主流的碳捕集工艺按操作时间可分为3类———燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集(燃烧中捕集)。
三者个有优势,却又各有技术难题尚待解决,目前呈并行发展之势。
燃烧前捕集技术以煤气化联合循环(IGCC)技术为基础,先将煤炭气化呈清洁气体能源,从而把二氧化碳在燃烧前就分离出来,捕进入燃烧过程。
而且二氧化碳的浓度和压力会因此提高,分离起来较为方便,是目前运行成本最低廉的捕集技术,问题在于,传统电厂无法用这项技术,而是需要重新建造专门的OGCC电站,其建造成本是现有传统发电厂的2倍以上。
燃烧后捕集可以直接应用于传统电厂,这一技术路线对传统电厂烟气中的二氧化碳进行捕集,投入相对较少。
这项技术分支较多,可分为化学吸收法、物理吸收法、膜分离法、化学链分离法等等。
其中,化学吸收法被认为市场前景最好,受厂商重视程度也最高,但设备运行的能耗和成本较高。
富氧燃烧捕集技术试图结合前两种技术的优点,做到即可以在传统电厂种应用,该技术是用纯度非常高的氧气助燃,同时在锅炉内加压,使排除的二氧化碳在浓度和压力上于IGCC差不多,再用燃烧后捕集技术进行捕集,从而降低前期投入和捕集成本。
富氧燃烧技术难题在于制氧成本太高,这也造成该技术在经济上并没有太大的优势。
CCS捕获技术
技术特点
发展现状
燃烧前分离
CO2浓度高,分离容易,但过程复杂,成本高
技术可行
燃烧后分离
过程简单,但CO2浓度低,化学吸收剂教昂贵
富氧燃烧
CO2浓度高,但压力较小,步骤较多,供氧成本高
示范阶段
四、二氧化碳的利用现状
火力电厂排放的二氧化碳存在易捕获、难封存的问题,因此在先阶段如何有效利用捕集后的二氧化碳、在实现碳减排的同时获得相应的经济效益是为推进碳减排项目需要面对的问题。
二氧化碳的资源化利用技术有合成高纯一氧化碳、烟丝膨化、化肥生产、超临界二氧化碳萃取、饮料添加剂、食品保鲜和储存、焊接保护气、灭火器、粉煤输送、合成可降解塑料、改善盐碱水质、培养海藻、油田驱油等。
其中合成可降解塑料和油田驱油技术产业化应用前景广阔。
胜利油田电厂已启动CCUS的示范项目。
1、合成可降解塑料
二氧化碳降解塑料属完全生物降解塑料类,可在自然环境中完全降解,可用于一次性包装材料、餐具、保鲜材料、一次性医用材料、地膜等方面。
二氧化碳降解塑料作为环保产品和高科技产品,正成为当今世界瞩目的研究开发热点。
利用此技术生产的降解塑料,不仅将工业废气二氧化碳制成了对环境友好的可降解塑料,而且避免了传统塑料产品对环境的二次污染。
它的发展,不但扩大了塑料的功能,而且在一定程度上对日益枯竭的石油资源是一个补充。
因此,二氧化碳降解塑料的生产和应用,无论从环境保护,或是从资源再生利用角度看,都具有重要的意义。
2、二氧化碳用作食品添加剂和工业焊接保护气
国内二氧化碳主要用作食品添加剂和工业焊接保护气,这两种利用方式会将二氧化碳重新排入大气,造成污染,未达到二氧化碳最终减排的目的。
3、尿素间接醇解法制备碳酸二甲酯
尿素间接醇解法制备碳酸二甲酯(碳酸二甲酯是今年来受到国内外广泛关注的环保型绿色化工产品)是一种二氧化碳工业化利用方法。
该反应工艺是首先由氨和捕集的二氧化碳合成尿素,其次在催化剂作用下,有尿素和丙二醇发生醇解反应生成碳酸丙烯酯和氨气(回收利用),最后由甲醇和碳酸丙烯酯交换反应生成碳酸二甲酯和丙二醇(回收利用)。
4、油田驱油技术
二氧化碳驱油,是一种把二氧化碳注入油层中以提高油田采收率的技术。
在二氧化碳与地层原油初次接触时并不能形成混相,但在合适的压力、温度和原油组分的条件下,二氧化碳可以形成混相前缘。
超临界流体将从原油中萃取出较重的碳氢化合物,并不断使驱替前缘的气体浓缩。
于是,二氧化碳和原油就变成混相的液体,形成单一液相,从而可以有效地将地层原油驱替到生产井。
应用混相驱油提高石油采收率的一个关键性参数是气体与原油的最小混相压力(MMP),MMP是确定气驱最佳工作压力的基础。
一般情况下,因为混相驱油比非混相驱油能采出更多的原油,所以希望在等于或略高于MMP下进行气驱。
如果压力远高于MMP,就容易造成地层破裂,无法保障生产过程的安全性,其结果是不仅不能大幅度提高原油产量,还会降低经济效益。
二氧化碳驱油一般可提高原油采收率7%~15%,延长油井生产寿命15~20年。
5、用电石渣捕集二氧化碳
Calera公司用电石渣捕集二氧化碳的技术是直接用电石渣浆料(无需处理)直接和烟气中的CO2(无二氧化碳提纯)反应生成活性碳酸钙(Calera混凝剂)。
该混凝剂可用于水泥板(高密度)、外墙板(中密度)、内装饰板(中密度)的板材产品;
外装饰板和装饰混凝土的装饰产品;
屋顶瓦等其它产品。
关于该技术将在第六部分重点论述。
五、国内外二氧化碳捕集、利用与封存示范项目
1、日本最大的煤用户日本电力是日本与澳大利亚合作研究CCS技术项目的一部分。
该项目根据澳大利亚和日本政府的协议把日本的氧燃烧技术和澳大利亚潜在的CCS储藏地结合起来进行。
进行该项目的日本公司有J-Power、IHI、Mitsui等,澳大利亚公司有Xstrata、澳大利亚昆士兰电力供电商CS能源和Schlumberger有限公司,以及澳大利亚煤炭联合会。
在3年多的实验期间,10万多吨二氧化碳将被储藏在地下。
2、美国电力的一般来自燃煤,每年要向大气排放CO2达15亿吨。
美国威斯康辛州的密歇根海滩附近准备建一座大型燃煤发电厂,该电厂烟囱的CO2将被分离并捕捉,将捕捉到的CO2储存在地下或海底上百年上千年。
这个项目将耗资1100万美元,由美国电力公司和阿尔斯通公司合资。
3、华能北京高碑店热电厂,该项目由澳大利亚联邦科学与工业研究组织开发。
先热工院负责实施。
高碑店热电厂拥有两台16.5万千瓦和两台22万千瓦燃煤供热发电机组,其每年约排放400万吨CO2,该装置捕集的CO2能力为0.3万吨每年,捕获率达到85%,占该电厂CO2排放总量的0.0075%,捕集、纯化、压缩后的CO2用于碳酸饮料以及制作干冰。
该项目总投资2800万元,捕集装置的电耗约90-95kwh/tCO2,整齐耗量约3.5GJ/tCO2,液化电耗180kWh/tCO2,CO2捕集成本约300元/吨。
4、华能上海洞口发电有限责任公司一期工程两台60万千瓦超临界机组,二期工程建设两台66万千瓦国产超超临界机组,配套建设烟气脱硫、脱销、脱碳装置。
该脱碳装置于2009年7月开工,2009年12月30日正式投运。
其脱碳装置装置的二氧化碳捕集能力为12万吨。
该装置投资大概人民币1.2亿。
投资高的主要原因是因防腐和低温需要,设备基本上都用不锈钢和特殊钢制造。
该装置的单位电耗相比北京高碑店电厂有所下降,约为75kWh/tCO2,蒸汽耗量3-3.5Gj/tCO2,液化电耗120kWh/tCO2,不考虑这就和维护成本,该装置的捕集和液化成本约需要240元/tCO2,折合电价成本增加约0.192元/KWh。
该脱碳装置采用了燃烧后捕集技术的化学吸收法,即在对烟气进行脱销、除尘、脱硫的基础上,采用化学吸收法(MEA法)实现脱碳。
5、中电投四川双槐电厂一期两台30万千瓦机组,该厂的CO2捕集、利用示范项目由重庆远达环保工程有限公司负责实施,项目总投资1235万元,设计CO2年捕集能力为1万吨,工程于2008年9月开工建设,并于2010年1月20日建成投运。
该装置的CO2捕集成本为394元/吨。
六、电石渣捕集二氧化碳技术
1、电石渣的利用现状
电石渣来源:
目前,国内70%以上的电石用于生产聚氯乙烯。
每生产1tPVC产品消耗电石1.5-1.5t,每1t电石产生1.2t电石渣,电石渣含水量按90%计、每生产1tPVC产品,排除电石渣浆约18t,电石渣浆的产量达达超过了PVC的产量。
国内电石渣产能现状:
2006年900万吨;
2007年1430万吨;
2010年1917万吨。
电石渣的利用途径:
第一,用作建筑材料的原料.如利用电石渣烧制水泥熟料;
第二,用于化工生产,如用电石渣代替石灰生产氯酸钾;
第三,用于环境治理,将电石渣作为矸石山自燃的灭火材料、用电石渣处理酸性废水以及作为煤燃烧的固硫剂等。
2、电石渣捕集二氧化碳技术研究及应用情况
经过调研,国内尚没有利用电石渣捕集二氧化碳的技术应用于实际。
但有相关的论文和专利,补充国内电石渣捕集二氧化碳的研究成果
年12月中国科学院过程工程研究所申请了名称为《一种使用可再生的电石渣捕集烟气中二氧化碳的方法》的发明专利,本发明的使用再生的电石渣捕集二氧化碳的方法包括以下步骤:
1、讲电石渣煅烧,得到有效成分为氧化钙的吸收剂2、将吸收剂加入碳化反应器中吸收烟气中的二氧化碳,得到碳酸钙和干净的烟气3、将碳酸钙煅烧,实现吸收剂的再生4、将再生的吸收剂中的失活的部分去除,补入新的电石渣,返回到步骤2中循环利用重复2到4步骤。
3、Calera利用电石渣捕集二氧化碳制备碳酸钙混凝剂技术的分析
3.1优点
(摘录资料中描述的优点)
3.2缺点
有可能存在的缺点:
1、电石渣分布区域是否造成该技术推广范围受限;
2、与二氧化硫是否存在竞争机制;
3、烟气中二氧化碳含量高,则该捕集塔是否体积大投资高。
等等结合Calera提供的资料和我们调研的结果,整理其优点、缺点,以及给公司的建议:
该技术是否具备技术可行性、经济性
七、结论
- 配套讲稿:
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- 二氧化碳 利用 封存 技术 20160404