《CO2捕集技术》课件
能源与可持续发展(co2 捕集)
分工情况:•xxx :•负责主讲•xxx :•负责主持•xxx :•负责ppt制作•xxx :•负责ppt制作•xxx :•负责收集资料,参与ppt制作背景:燃料燃烧就会向大气中释放二氧化碳（CO2）,而CO2的聚集会导致全球变暖和海水的酸化。
碳的捕集和储存（CCS）技术可以在源头捕集CO2并将其封储在存储设备中，从而减少温室效应。
背景:电力生产中所排放的CO2所占比例最大。
大约60%的排放来自于大型的固定排放源（10万吨CO2/年），使用天然气或煤作为燃料的火电厂大约占其中的30%。
全球大约有2000座年排放量超过100万吨CO2的电站，它们是CO2捕集的最重要的潜在目标。
碳捕集CO2是一种不稳定的气体，要从惰性气体（主要是氮气）中捕集CO2是非常困难的，成本相当高，还需要额外的能量。
由于传统的火电站是在大气压力下燃烧天然气或煤炭，在清洁的惰性气体排放到大气以前，CO2必须在非常困难的条件下分离出来。
这样做的目的是得到浓缩的易于传输的高压CO2气流。
碳捕集的三种方法之预燃烧CO2在燃烧之前分离出来，这一过程比较复杂但潜力巨大。
碳捕集的三种方法之后燃烧CO2从燃烧后的废气中分离出来。
这种方法将电站的能量输出减少了20%以上，但是CCS技术的开发重点目前集中在这一领域。
因为这种方法已经在用，而且现有的电站可以进行更新。
碳捕集的三种方法之全氧燃烧工艺用氧气替代燃烧过程中的空气，因此废气中主要含有CO2和水。
CO2可以通过冷凝分离出来。
现有电站可以根据全氧燃烧工艺的要求进行翻新，这一工艺颇具前景，目前一些示范电站已在建设之中。
碳捕集难题传统火电站的废气率非常高，例如一座400 MW的天然气发电设备废气率超过200万立方米/小时。
另外，高浓缩的溶剂输送到再生塔后释放出CO2，然后稀释的溶剂被输送回吸收塔中。
如何使液体分布器在塔柱交叉部位均匀喷洒是一大难题。
解决方案苏尔寿的液体分布器测试装置可以解决这些难题。
co2富集技术
co2富集技术
CO2富集技术主要有三种：燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集
燃烧前捕集：主要应用在IGCC（整体煤气化联合循环）系统中。
该技术将煤炭气化与燃气—蒸汽联合循环有效地结合起来，实现了能量的梯级利用。
煤炭在气化炉中被转化为煤气，煤气再经过处理，将其中的CO2分离出来，剩下的H2则被当作燃料使用。
这种技术的捕集系统小，能耗低，效率高，对污染物的控制能力强。
富氧燃烧：采用传统燃煤电站的技术流程，但通过制氧技术，将空气中大比例的氮气脱除，直接采用高浓度的氧气与烟道气的混合气体来替代空气。
这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体，可以直接进行处理和封存。
然而，该技术面临的最大难题是制氧技术的投资和能耗太高。
燃烧后捕集：即从燃烧设备（锅炉、燃气机等）化石燃料燃烧的烟气中采用化学或物理方法对CO2进行选择性富集。
目前常用的CO2分离技术主要有化学吸收法（利用酸碱性吸收）和物理吸收法（变温或变压吸附），此外还有膜分离法技术。
这种技术相对成熟和简单，不需要大面积改造电厂，只需对原有电厂小幅改造即可满足脱碳要求，因此被认为是未来应用范围最广泛的碳捕集技术。
CO2回收及捕集技术
吸附——解吸
含CO2混合气
吸附剂颗粒
吸附剂放其中
吸附选择性 吸附可逆性
选择吸附
解吸
变压吸附法
其它气体Leabharlann 吸 附 量CO2其它
二氧化碳产品
加压吸附
降压解吸
压力
二氧化碳原料气
膜分离法
• 膜分离法是利用某些聚合材料制成的薄膜 对不同气体的渗透率的不同来分离气体的。 • 分离 CO2的膜材料通常采用醋酸纤维素膜、 聚砜膜、聚醚砜膜、 聚肽膜、 聚酰胺(PI)膜 等。新型膜材质如聚酰亚胺膜、聚苯氧改 性膜、二胺基聚砜复合膜、含二胺的聚碳 酸酯复合膜、丙烯酸酯的低分子含浸膜等
• 低温蒸馏法主要用于分离回收油田伴生气中的 CO2，本法设备庞大、能耗较高，一般很少使 用，只适用于油田开采现场，提高采油率。
常用回收二氧化碳的技术汇总
吸收法 吸附法 化肥厂变换 气脱碳 膜分离法 还没有大规模 工业化实例 催化燃烧法 脱出可燃杂质 操作成本高 低温蒸馏法 只适用于油田 提高采油率
吸收——解吸
含CO2混合气
吸收选择性
液滴吸收CO2 CO2解吸
7
吸收可逆性
化学吸收法
化学吸收法 低温吸收 高温解吸
8
物理吸收法
物理吸收法 加压吸收 降压解吸
9
吸附法
• 吸附法又分为变温吸附法(TSA)和变压吸附 法(PSA) • 吸附剂在高温(或高压)时吸附CO2，降温(或 降压)后将CO2解析出来，通过周期性的温度 (或压力)变化，从而使CO2分离出来。 • 常用的吸附剂有天然沸石、分子筛、活性 氧化铝、硅胶和活性炭等。
催化燃烧法
能够把碳氢化合物 氧化成CO2和H2O.
操作条件: >300º C, 充足的 O2，净化度 低。反应后需要进 一步低温液化，耗 能高。
二氧化碳捕集技术
４ 结 语
冷却 水 流量 。前 馈 变 量 （ Ｖ） 定 为 碳 二 进 料 中 乙 Ｆ 设 炔进 入 反应 器前 的 体积 分数 及 冷却 水 温度 。在 保 障
装置 安 全生 产 的基 础 上 ， 反 应 器 的转 化 率 和 选 择 使 性保 持恒 定 ； 与此 同时 ， 他 的 控 制 变 量 （ 反 应 器 其 如
版 社 ， ０ ０ ２０ ．
鬻罐 溉
二 氧 化 碳 捕 集 技 术
据相 关资 料报 道 ， 着人 类对 能 源需 求 的 不断 增加 ， 随 大量 煤炭 、 油 等化 石燃 料 被开 采 利用 ， 石 全球 排放 出 的 Ｃ 将从 ２ ０ Ｏ２ ０ ２年 的 ２ ６ ０ ｔ 加 到 ２ ３ ３ ×１ ｋ 增 ０ ０年 的 ３ ０ ０ ｔ 年 平 均增 长率 达 １ ７ 。这 期 间 ， 国 ８ ×１ ｋ ， ．％ 我 Ｃ 排放 也将 净 增 ３ ． ７ Ｏ ｔ 以 Ｃ Ｏｚ ８ ３ ×１ ｋ 。 Ｏ。为主 的 温 室气 体 排放 量 增 加 ， 仅导 致 了全 球 气候 急 剧 恶化 ， 不 而 且 威胁 着企 业 的安 全 生产 。２ ０ ０ ５年 ， 内某企 业合 成 氨 装 置就 因空 分 系 统 吸人 大量 Ｃ 结 冰后 堵 塞 冷 箱 ， 国 Ｏ 造 成装 置跳 车 ， 不得 不停 产 改 造 。 同时 ， 油 、 炭 资源 的 Ｅ渐 枯竭 也 需要 有 新 的碳 源进 行补 充 。 因此 ， 现 石 煤 ｔ 实
纯度 Ｃ 过 １０ ０ｋ ， 造 了显著 的社 会 效 益和 经 济效 益 。 ０超 ０ ｔ创
术 已 占据 ９ 的 国内市 场份 额 ， Ｏ 其应 用 范 围 已从传 统 的合 成 气 ｃ 捕 集 拓 展 到 天 然气 、 厂气 、 Ｏ Ｅ 循 Ｏ 炼 Ｅ ／Ｇ
co2的捕集和利用
co2的捕集和利用
二氧化碳的捕集和利用主要分为以下步骤：
1.捕集：将二氧化碳从工业生产、能源利用或大气中分离出来，以备后续处理的过程。
主要分为燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧、化学链捕集和直接从大气中捕集（DACCS）。
2.输送：将捕集的二氧化碳通过管道、压缩运输等方式，运送到可利用或可封存场地的过程。
3.封存：将捕集的二氧化碳注入深部地质储层，使二氧化碳与大气长期隔绝，从而进入“休眠态”。
主要的封存方式有陆地封存、海洋封存和碳酸盐化固体封存三种。
4.利用：通过工程技术手段，对捕集的二氧化碳实现资源化利用的过程。
这也是“化碳为宝”的关键一步，二氧化碳可以被用于生产聚乙烯，也可以用于生产植物油、碱式碳酸钠、纤维素、乙烯等用途。
请注意，二氧化碳的捕集和利用是一个复杂且成本较高的过程，但随着环保意识的增强和技术的进步，相信未来会有更多的发展。
气候变化与二氧化碳捕集与封存精品PPT课件
storage(CCS)
CO2捕集与封存是指CO2从相关源分离出来，输送 到一个封存地点，并且长期与人类生存空间隔绝 的过程。 这其中包括两个最主要的部分，源以及封存地点。
CCS过程包括 1、捕集 2、运输 3、封存
气候变化 与 二氧化碳封存
前言
我国西南地区旱灾
全球变暖的背景 ——我们面临的现状
• 什么是全球变暖 • 全球变暖的根源 • 目前的现状
1000年到2000年地表温度的变化的预测
（IPCC，2001）
预计，全球平均地表气温在未来100年将上升 1.4－5.8℃，这可能是近一万年中增温最快的。
遏制全球变暖的行动 ——我们在行动
存在的问题
1、海洋处置费用昂贵 2、对海洋生态系统产生危害 3、CO2可能会再次逸出海洋
矿物封存
即利用含镁和钙的硅酸盐矿物（如玄 武岩，橄榄石，蛇纹石等）与CO2反应， 将气态的CO2转化为可在地质时期内长 期保存的碳酸盐矿物。
矿物封存
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
3CO2的捕获讲解
主要内容
➢捕获的概念、分类 ➢吸收法 ➢吸附法 ➢膜分离法 ➢其他方法
气体吸附
➢吸附
用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中 的组分浓集于固体表面
吸附质－被吸附物质 吸附剂－附着吸附质的物质 ➢ 优点：效率高、可回收、设备简单 ➢ 缺点：吸附容量小、设备体积大
吸附——解吸
含CO2混合气 选择吸附
➢ 选择性较低，分离效果不理想，回收率低 ➢ 物理吸收工艺适于处理新型火电厂烟气中CO2 气
体高分压、高浓度的工况，目前的研究方向是寻 找性能更加优越的吸收剂，尤其是能够在CO2 低 分压下工作的
化学吸收法
➢ 烟气和吸收液在吸收塔内发生化学反应，CO2被 吸收至溶剂中，贫液变为富液，富液进入解析塔 加热分解出CO2，从而达到分离CO2的目的。
吸收设备要求
➢气液之间有较大接触面积和一定接触时间 ➢气液之间扰动强烈、吸收阻力低、吸收效
率高 ➢气流通过时压损小 ➢结构简单，制作维修方便 ➢具有相应的抗腐蚀和防堵塞能力
吸收设备
吸收剂选择
➢溶ห้องสมุดไป่ตู้度大，提高吸收速度并减少吸收剂用 量
➢选择性好，对溶质组分以外其他组分溶解 度很低或基本不吸收
➢挥发度低 ➢对设备腐蚀性小
空气
燃料
O2 N2
电、热
CO2， H2O
干燥 CO2
捕获方法
燃烧后捕集按捕集原理分类 ➢吸收法 ➢吸附法 ➢膜分离法
吸收法
➢ 概念：吸收法是根据气体混合物中各组分在液体 溶剂中物理溶解度和化学反应活性不同而将混合 物分离的一种方法。
➢ 优点：效率高、设备简单、一次投资相对较低等； ➢ 缺点：产生废液、设备易受腐蚀。 ➢ 分类：
二氧化碳捕集利用技术
二氧化碳捕集利用技术二氧化碳捕集利用技术是目前人们关注的话题。
我们都知道，二氧化碳是一种主要的温室气体，长期排放会导致地球气候变化，进一步加剧全球变暖等问题。
因此，通过二氧化碳捕集利用技术来减少二氧化碳的排放并将其转化为有用的化学品和材料，已经成为许多科学家和工程师所探索和研究的方向之一。
一、二氧化碳捕集技术二氧化碳的捕集技术可以分为三类：物理和化学吸收和分离。
物理吸收:物理吸收通过物理作用将二氧化碳从气体中分离。
常用的包括温度和压力摩尔吸收(desorption of carbon dioxide)。
这种方法可以通过调整气氛的温度和压力来改变二氧化碳的溶解度，使其转化成液体或固体或气体。
其中，温度摩尔法主要是通过改变温度来引起物质状态的转化。
压力摩尔法主要是通过改变压力来引起物质状态的转化。
物理吸收技术的特点在于，它具有易于操作和维护的优势，而且不需要高能耗。
化学吸收:化学吸收法通过化学反应将二氧化碳从气体中分离出来。
主要包括氨和MEA吸收，其中MEA吸收被广泛应用于电厂和化工厂中。
这种分离方法常常通过在吸收剂中加入反应物来将二氧化碳与其他物质分离出来。
其中，MEA吸收法原理是二氧化碳与MEA之间的化学反应，可以制备出MEA-carbonate溶液，在高温下进行再生。
分离技术:分离技术将碳捕集的流体中的碳与其他物质分离。
由于二氧化碳可溶于水，因此许多分离方法（如膜分离）都依赖于二氧化碳在水中的溶解度。
当二氧化碳溶液经过不同的膜时，不同大小的分子会被过滤出来，以此达到纯化和分离的目的。
相对而言，膜分离是一种成本低，效率高和易于维护的分离技术。
二、二氧化碳利用技术当二氧化碳被捕集、分离后，还可以进一步通过化学或生物转化为其他化学品或能源。
以下是主要的二氧化碳利用技术：1. 资源回收：捕集的二氧化碳可以经过分离和纯化后，制备出一些实用的产品，如烷基化物开合反应中的催化剂。
在这个过程中，二氧化碳充当反应过程中的关键物质，使其更加经济和环保。
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《CO2捕集技术》
• 工艺配置：不循环工艺、循环工艺。（吸收剂是 否循环）
不循环：工艺配置简单，净化能量消耗小，吸收剂 消耗费用增加，废液吸收剂处理困难。
循环：吸收剂消耗少，能耗高，工艺配置复杂。 （采用较多）
新技术、新工艺应用与烟气脱除CO2
《CO2捕集技术》
已经在化工、食品行业得到广泛应用
《CO2捕集技术》
第二章 CO2吸收分离技术
2.1 CO2吸收分离原理
CO2吸收分离法： CO2在溶液中的溶解度与混合气中 其他组分的溶解度不同。
CO2吸收分离法
物理吸收法 化学吸收法 物理-化学吸收法
《CO2捕集技术》
不循环
（吸收剂不再生）
循环
（吸收剂循环使用）
2.1.1 CO2物理吸收分离原理
吸附过程中，流动的气体或液体中的一个或多个组分 被吸附剂固体表面吸附，实现组分分离。（通常固定床）
加热或其它方式解吸再生，循环使用。
《CO2捕集技术》
3.1吸附分离原理
合成氨、制氢、天然气净化过程含有吸附脱除CO2工艺
PSA-变压吸附
吸附工艺
TSA-变温吸附
PSTA-变压变温吸附
电厂烟气特点：气体流量大，CO2分压低，出口温度高， 含大量杂质气体。
《CO2捕集技术》
2.2.4典型化学吸收技术
1.碳酸钾法 CO2+K2CO3+2H2O=2KHCO3
适用于合成氨工艺气、天然气和粗氢气回收CO2 活化热碳酸钾法：提高吸收温度、压力，同一温度下降压解吸 反应速率提高，需加入活性剂提高吸收、解吸速率并减轻腐蚀。
2.Solfinol法
物理-化学法，低压：有机胺与CO2反应，高压：CO2物理溶解。缺点： 溶剂易降解，价格高
典型CO2化学吸收分离五大系统： 吸收装置、解吸装置、能量交换装置、系统动力装
置、系统辅助装置。
《CO2捕集技术》
《CO2捕集技术》
2.2.1吸收剂优化选择
• 1.溶剂吸收容量（溶解度、与温度压力关系） • 2.溶剂选择性 • 3.饱和蒸汽压力（不应太大，以免溶剂损耗，溶剂沸点
要高） • 4.沸点（高于150℃） • 5.凝固点（较低） • 6.密度（影响较低，选用密度较低的吸收剂） • 7.黏度（影响传质传热，选用黏度小的吸收剂） • 8.热化学稳定性 腐蚀性、环境影响、毒性等等。
特征：CO2、液体溶剂不发生化学反应。
常用吸收剂： 水、有机溶剂（不反应的非电解质）、有机溶剂水溶液。
特点：1、适用CO2分压高、净化要求不高的情况。 2、再生不需加热，降压、气提。 3、工艺简单，操作压力高，CO2回收率低。 4、气体一般需预处理（烟气脱硫脱硝）。
《CO2捕集技术》
2.1.2 CO2化学吸收分离原理
CO2捕集与封存技术
CO2捕集：燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧捕集
CO2封存： 转化为无机碳酸盐、工业应用、注入海洋深处、 注 入地下岩层
燃烧后捕集
吸收分离法
吸附分离法 膜法 低温蒸馏法 化学链燃烧法 《CO富2捕集氧技术燃》 烧法
第二章 CO2吸收分离技术
吸收分离法：国际上采用的主要方法之一
CO2吸收分离法特点： 设备投入成本低、 分离效果好、 运行稳定、 技术相对成熟
2.3.2 吸收剂种类、浓度选择
（1）吸收剂选择：被处理气体的压力、温度、组成、净化要求、吸 收剂物性、 价格；工艺要求：高CO2反应速率、高CO2负荷，易再生、价廉、无毒无腐蚀 等等。
（2）吸收剂浓度：根据腐蚀性和操作经验，一般20%-30%。
《CO2捕集技术》
• 2.3.3 物料平衡计算 （1）气液平衡关系； （2）操作线方程以及最小液气比 （3）解吸过程的最小液气比
《CO2捕集技术》
• 电厂烟气特征：烟气分压低、流量大、处理前后压降要 求高。
• 目前电厂常用吸收剂：一乙醇胺（MEA） 缺点：再生能耗大、易与杂质气体反应、高温腐蚀、黏 度偏大、价格偏高。
新吸收剂研究方向： 1.氨水: 效率优于MEA，价格优势；易挥发，再生分离困
难，易二次污染。 2.离子液体：新型熔融盐，高CO2吸收负荷，再生简单；
• 2.3.4 填料吸收塔和解析塔设计 （1）填料选择。 （2）塔径计算 （3）塔高计算
《CO2捕集技术》
第三章 CO2吸附分离技术
《CO2捕集技术》
目录
1
吸附分离原理
2 吸附分离CO2技术
3
吸附工艺
《CO2捕集技术》
3.1吸附分离原理
吸附分离：基于气体、液体与吸附剂活性点之间的分 子间引力来实现。
3.醇法
分子含羟基（可使蒸汽压降低增加水溶性）、胺基（使水 溶液显碱性）与CO2反应机理相当复杂。吸收能力决定于 其碱性强弱。
《CO2捕集技术》
2.3 CO2化学吸收分离工艺设计
2.3.1 收集基础资料，明确设计目标
（1）基础资料收集：空间、位置、温度、压力； （2）明确任务：气体处理量、分离要求、操作温度、操作压力、物料腐蚀等。
黏度高，易分解产生毒性。 3.混合胺：一二级醇胺CO2反应效率高，三级醇胺CO2吸
收负荷高。
《CO2捕集技术》
2.2.2反应设备传质强化技术
• 传统化学吸收法反应设备：填料塔。
优点：技术成熟，强有力的市场应用。 缺点：混合、传质速率低，塔设备尺寸巨大，气液
直接接触导致吸收剂夹带、沟流、鼓泡等。
降低尺寸和投资的关键： 1.反应设备传质强化（填料革新、应用新吸收设备） 2.解决气液接触操作问题
新设备：中空纤维膜反应器、超重力旋转反应器
《CO2捕集技术》
2.2.3高效低能耗富液再生技术
• 传统化学吸收法再生工艺：能耗高
• 美国Praxair：抗氧化吸收工艺 • 美国DOE/NETL：CO2压缩热回收利用工艺 • Jassim：变压再生、再生气体分级压缩 • Teramoto：毛细管式超滤膜 • Bhaumik：减压工艺。
原理：气体与吸收剂活性组分反应，升温分
解
释放起始组分。
气体溶解度影响因素： 物理溶解度、化学反应平衡常数、化学反应当量比
吸收剂再生：升温，不是降压。
《CO2捕集技术》
2.2 CO2化学吸收分离关键技术
化学吸收法：气液反应脱除气相中易溶于吸收液的方法。 实质：碱性吸收剂与混合气中CO2发生化学反应，形成不