二氧化碳的资源化利用
CO2资源化利用技术研究进展
炼油与化工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第32卷CO2资源化利用技术研究进展郭忠森1，赵业卓2（1.盘锦浩业化工有限公司，辽宁盘锦124124；2.吉林化工学院材料科学与工程研究中心，吉林吉林132022）摘要：介绍了油田驱油、制备能源燃料、制备化学品等CO2资源化再利用技术研究现状。
其中CO2驱油技术已广泛应用于国内外各大油田以提高原油采出率；以太阳能、等离子体等为动力的CO2制备能源燃料技术具有广阔市场前景；以生物质为目的产物的CO2资源化技术具有保障食品安全的意义；以化肥、可降解塑料等为目的产物的CO2资源化技术仍需进一步改良以降低生产能耗。
通过CO2资源化再利用，能够弥补碳捕集技术所需的高昂成本，降低电力、石化、钢铁等传统工业企业碳减排压力。
关键词：CO2；资源化；工业企业；碳减排中图分类号：TQ127.1+2文献标识码：B文章编号：1671-4962（2021）06-0006-03Research progress of CO2resource utilization technologyGuo Zhongsen1，Zhao Yezhuo2（1.Panjin Haoye Chemical Co.，Ltd.，Panjin124124，China；2.School of Materials Science and Engineering，Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin132022，China）Abstract:This paper introduced the research status of CO2resource reuse technologies such as oilfield displacement of reservoir oil,energy and fuel preparation and chemicals preparation,among of which,CO2displacement of reservoir oil technology had been widely used in major oilfields in domestic and abroad to improve oil recovery rate;The preparation technology of energy and fuel with CO2powered by solar energy and plasma had broad market prospect;The technology of CO2resource recovery based on biomass had the significance of ensuring food safety;The technology of CO2resource recovery based on chemical fertilizer and degradable plastics needed further improvement to reduce production energy consumption.The reuse of CO2can make up the high cost of carbon capture technology and reduced the pressure of carbon emission reduction of traditional industrial enterprises such as power,petrochemical and steel.Keywords:CO2；recycling；industrial enterprise；carbon emission reduction2019年中国能源碳排放量占世界总量比重高达28.8%（98×108t），而工业部门碳排放量占全国碳排放总量的70%以上［1，2］。
二氧化碳的资源化利用
二氧化碳的资源化利用【摘要】二氧化碳作为化石燃料燃烧的副产物，直接排放会对大气造成污染，形成温室效应。
目前，全球回收的二氧化碳约40％用于生产化学品、35％用于油田三次采油、10％用于制冷、5％用于碳酸饮料、10％用于机械保护焊接、金属铸造加工、农业施肥等领域，但全球利用二氧化碳生产化学品总的利用量不到2亿吨。
为了解决能源紧张、消除污染，大力开发二氧化碳资源的化学利用，具有重要的现实意义和广阔的应用前景[1]。
【前言】胡锦涛同志2009年9月22日在联合国气候变化峰会开幕式上发表讲话，中国争取到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年有显著下降。
2007年2月2日，政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布《全球气候变化第四次评估报告》，该报告明确指出：人类活动要为全球暖化现象负90％的责任，全球暖化现象主要归因于人类使用化石燃料，排放了大量的二氧化碳等温室气体，造成了温室效应[2]。
近年来，随着工业的快速发展，绿色植被减少，越来越多的化石燃料的燃烧导致大气中二氧化碳含量逐年增加。
目前二氧化碳在食品、化学合成、机械、农业、商业、运输、石油开采、国防、消防等众多领域中均有广泛的应用。
烟气中二氧化碳的资源化研究正成为当前各国所需要迫切解决的热点问题。
随着人类社会的不断发展，人们对自然资源的依赖程度逐渐增大，其消耗速度也在不断增长。
其中，化石能源作为人来赖以生存的最重要的一次能源之一，近年来的全球消耗量正在以惊人的速度增长，从某种意义上可以说，正是化石资源所提供的能量在驱使着人类历史的巨轮缓缓前进。
然而，不断增长的能源消费也对环境带来了诸多的负面影响，其中CO2的排放问题越来越受到政府、公众、企业界以及学术界的关注，2009年 12 月 7 日在丹麦首都哥本哈根召开的《联合国气候变化框架公约》第十五次缔约方会议最终在以中美两方为代表的两大阵营的激烈碰撞中草草收场，仅仅形成了一个无实质性无约束力的《哥本哈根协议》。
华北电力大学科技成果——二氧化碳捕集及资源化利用技术
华北电力大学科技成果——二氧化碳捕集及资源化
利用技术
成果简介
针对燃煤烟气中CO2含量高、燃煤烟气工况条件苛刻和烟气成分复杂等特点，根据分子印迹技术的原理，采用本体聚合方式，制备了分子印迹型CO2吸附剂。
技术特点
（1）合成了分子印迹型CO2吸附剂。
解决了传统吸附剂吸附能和解吸能偏高的难题。
提高了选择性和吸附容量。
发展了分子印迹型吸附剂捕集燃煤锅炉脱硫后烟气中CO2的工艺。
（2）根据催化转移氢化原理，突破了二氧化碳还原反应过程需在高温高压下进行的技术瓶颈，在常温、常压下，实现了80%-90%的二氧化碳，可大规模生产化工基本原料。
（3）利用有关化工原料，在常温、常压下，发展了5项采用CO2合成酯的技术，具有高效、节能、附加值高等特点。
市场前景
由于CO2的排放量日益增加，目前现有的CO2减排技术即CCS或CCUS均存在能耗高的缺陷，在世界范围内未得到工业化应用，基于本成果的特点，大规模应用后，经济效益和环境效益将无法估量。
二氧化碳资源化技术研究进展
硕士，教授，博士生导师，主要从事大气污染控制研究。
）（2017YFC0210603）；国家自然科学基金项目（51708213）；中央高校基本）（2017XS131）（1.教育部资源与环境系统优化重点实验室华北电力大学环境科学与工程学院，北京102206；2.华北电力大学环境科学与工程系，河北保定071003）摘要：过量的二氧化碳（CO 2）排放可导致温室效应的不断加剧，因此CO 2减排受到越来越多的关注，其中将CO 2转化为附加值较高的化工产品，即CO 2资源化利用技术不仅可实现CO 2减排，同时具有一定的经济效益。
CO 2资源化利用技术主要包括光化学还原法、电化学还原法和催化转移氢化法等。
重点介绍并总结了以上3种方法的特点、优势和不足，指出未来需研究解决的关键问题和研究方向，为实现高效的CO 2资源化利用提供借鉴和参考。
关键词：CO 2资源化利用；光化学还原；电化学还原；催化转移氢化中图分类号：X51文献标志码：A文章编号：1674-0912（2020）02-0026-05随着工业的迅速发展，人类对于化石燃料的需求和利用量逐渐提高，导致大气中CO 2浓度大幅度地提升。
当前，CO 2的含量已经超出了自然生态系统可承受的能力，形成众所周知的温室效应，其所引起的气候变化和生态环境问题已严重地制约了人类的生存和发展。
工业革命后，大气中CO 2浓度急剧升高，在2013年第一次达到400×10-6，超过了联合国政府间气候变化委员会（IPCC ）的预测值[1]。
为了控制CO 2的排放量，减缓温室效应的进程，世界各国积极采取行动，制定了《京都议定书》、《哥本哈根协议》、《德班一揽子协议》和《巴黎协定》，提出了一系列减排目标，表明国际社会控制CO 2排放的决心。
为了实现CO 2有效减排，达成国际共识和完成减排目标，学者们广泛开展了CO 2捕集技术与资源化技术的研究[2]，其中在CO 2捕集技术方面，研发出了吸附法、吸收法、膜分离法和生物法，其中醇胺法被认为是目前较为有效的CO 2吸收技术，但其运行费用较高，且存在CO 2泄露危险[3]。
工业上制取二氧化碳的反应方程式
一、概述工业上制取二氧化碳是一项重要的化工生产过程。
二氧化碳是一种重要的化工原料，广泛用于食品、饮料、医药、化肥等行业。
制取二氧化碳的方法多种多样，其中反应法是一种常用的方法。
本文将介绍工业上制取二氧化碳的反应方程式及其相关内容。
二、制取二氧化碳的反应方程式在工业上，制取二氧化碳的方法主要包括石灰石煅烧法和天然气变换法。
其中，石灰石煅烧法是一种常用的方法。
该方法的反应方程式如下：CaCO3 → CaO + CO2这是石灰石（化学式为CaCO3）在高温下煅烧的反应方程式。
在煅烧的过程中，石灰石分解生成氧化钙（化学式为CaO）和二氧化碳（化学式为CO2）。
二氧化碳随着热空气一起进入炉外热交换器，通过冷却进入吸收器，然后进入洗涤器进行洗涤、净化和脱水处理，最终得到高纯度的二氧化碳。
三、其他制取二氧化碳的方法除了石灰石煅烧法外，工业上还有一种常用的制取二氧化碳的方法是天然气变换法。
天然气变换法是利用天然气中的甲烷与气态氧（或空气中的氧）在催化剂的作用下发生部分氧化反应，生成含有一定量二氧化碳的合成气体，经过一系列的分离和净化工艺过程得到二氧化碳。
四、工业上二氧化碳的应用工业上制取的二氧化碳广泛应用于食品工业、饮料工业、医药工业以及化肥工业。
在食品工业中，二氧化碳可用作防腐剂和保鲜剂；在饮料工业中，二氧化碳可用于生产汽水和汽饮料；在医药工业中，二氧化碳可用于生产氧气和医用气体；在化肥工业中，二氧化碳可用于生产尿素等化肥产品。
二氧化碳还被用作焊接、环保、橡胶、塑料、纺织、橡胶、工业气体等行业。
五、结论通过对工业上制取二氧化碳的反应方程式及其应用的介绍，可以看出制取二氧化碳是一个重要的化工生产过程，而反应方程式是其中的关键环节。
制取二氧化碳的方法多种多样，而石灰石煅烧法和天然气变换法是两种常用的方法。
工业上制取的二氧化碳广泛应用于食品、饮料、医药、化肥等行业，具有重要的经济和社会意义。
希望通过本文的介绍，可以增进对工业上制取二氧化碳的认识，促进相关领域的发展。
二氧化碳资源化利用方法
二氧化碳资源化利用方法
1.合成化学品：二氧化碳可以作为化学品原料，通过化学反应转化为有价值的化学品，例如甲酸、甲醇、甲基丙烯酸甲酯等。
2.人工光合作用：通过模仿植物的光合作用将二氧化碳转化为能量和有机物，生产可持续的燃料和化学品。
3.碳酸饮料的生产：二氧化碳可以用于制造碳酸饮料。
4.油田注气：将二氧化碳注入石油储层中，可以增加油田的压力，提高油井的产出，同时还可以减少温室气体的排放。
5.碳酸盐沉积：将二氧化碳气体储存到地下岩层或水中，促进碳酸盐的沉积，从而减少大气中的二氧化碳含量。
6.生物转化：利用微生物将二氧化碳转化为生物质，例如利用藻类生产生物质燃料。
7.钙化：将二氧化碳气体和水和钙质土壤或石灰石反应，形成钙碳酸盐，从而减少大气中的二氧化碳含量。
8.烷化：将二氧化碳与水合成甲醇，再将甲醇用于脱氧，将其转化为烷烃，可以用作燃料。
二氧化碳的资源化利用
二氧化碳的资源化利用资源化利用是解决温室效应的重要途径。
以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰胺的反应：NH3+CO2→+H2O下列有关三聚氰胺的说法正确的是（）A.分子式为C3H6N3O3B.分子中既含极性键，又含非极性键C.属于共价化合物D.生成该物质的上述反应为中和反应【解析】三聚氰胺的分子式为C3H3N3O3，A错。
分子中只有极性键没有非极性键，B错。
酸与碱反应生成盐和水是中和反应，上述反应没有盐生成，不是中和反应，D错。
【答案】C二、人工光合作用与绿色化学例2人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。
（1）如图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图。
该过程（填“是”或“不是”）将化学能转化为电能；催化剂a表面发生（填“氧化”或“还原”）反应，催化剂b表面的反应式为。
（2）科学家设计了如图所示的人工光合作用工作原理示意图制备甲醇，金属电极上的反应式为，总反应的方程式为。
若光催化剂为氮化镓半导体，请写出氮化镓的化学式，并指出镓在元素周期表的位置。
（3）用人工光合作用制备的CH3OH和H2O2为原料，设计了如图所示的燃料电池，图中A处加入的物质是，Y电极上发生的反应是，电池工作时H+由极移向极（填“X”或“Y”）。
【解析】本题以CO2的资源化利用为素材，把无机知识与有机知识整合在一起设计试题，体现了高考试题设计的新趋势。
（1）人工光合作用的能量转化方式是将光能转化为化学能，考生易误认为是将光能转化为电能，该图也不是原电池示意图。
图中催化剂a表面应该是H2O失去电子发生氧化反应生成H+和O2；催化剂b表面则是CO2得到电子同时结合移动过来的H+生成甲酸：CO2+2H++2e-=HCOOH。
（2）由图知：金属电极上反应微粒是CO2、H+、e_，生成的微粒是CH3OH，隐含着CO2中+4价的碳得到电子被还原为CH3OH中-2价碳（1molCO2得到6mole_）的化学意义，写出并配平还原反应：CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O。
浅谈二氧化碳的捕集和资源化利用
浅谈二氧化碳的捕集和资源化利用作者：韩凯丰来源：《新教育时代》2014年第13期全球变暖是一个人类目前面临的严峻的环境问题，由此导致的极端天气及海平面上升严重威胁到了人类的正常生产和生活。
二氧化碳是一种主要的温室气体，近年来，随着工业的快速发展，越来越多的化石燃料消耗导致大气中二氧化碳含量逐年增加。
为了降低二氧化碳对气候的影响，一方面要通过大力推广节能减排技术，从源头上减少二氧化碳的排放；另一方面要加强二氧化碳资源化利用，变废为宝。
本文就二氧化碳的捕集方法和综合利用进行简单介绍。
一、二氧化碳的捕集二氧化碳的捕集方法主要有吸收法、吸附法、膜分离法等。
工业上常用的吸收法分为物理吸收法和化学吸收法[1]。
物理吸收法是指采用水、甲醇等作为吸收剂，利用二氧化碳在这些溶剂中的溶解度随压力而变化的原理来吸收的方法。
其关键在于吸收剂的选择，要求具有对二氧化碳的溶解度大、选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性以及性质稳定的特点。
化学吸收法是利用二氧化碳的酸性气体的性质与弱碱性物质发生化学反应，然后加热生成物，分解得到二氧化碳。
该方法的关键是控制好吸收和解吸的条件。
吸收剂应对二氧化碳具有选择性、不易挥发、腐蚀性小、粘度低、毒性小、不易燃。
常用的吸收剂有醇胺、碳酸盐等的水溶液，吸收剂浓度通常不超过50%。
吸附法是一种利用固态吸附剂（活性炭、天然沸石、分子筛、活性氧化铝和硅胶等）对原料气中的二氧化碳进行有选择性的可逆吸附来分离回收二氧化碳。
吸附剂在低温（或高压）条件下吸附二氧化碳，升温（或降压）后将二氧化碳解吸出来。
一般需要多座吸附塔并联使用以保证整个过程中能连续的输入原料气，连续地取出二氧化碳气及未吸附气体。
其关键是吸附剂的载荷能力，主要决定因素是温差（或压差）。
膜分离法是利用某些聚合材料，如醋酸纤维、聚酰亚胺、聚砜等制成的薄膜，利用其对不同气体的不同渗透率来分离。
膜分离的驱动力是压差，当膜两边存在压差时，渗透率高的气体组分以很高的速率透过薄膜，形成渗透气流，渗透率低的气体则绝大部分在薄膜进气侧形成残留气流，两股气流分别引出，从而达到分离的目的。
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二氧化碳的资源化利用
【摘要】二氧化碳作为化石燃料燃烧的副产物，直接排放会对大气造成污染，形成温室效应。
目前，全球回收的二氧化碳约40％用于生产化学品、35％用于油田三次采油、10％用于制冷、5％用于碳酸饮料、10％用于机械保护焊接、金属铸造加工、农业施肥等领域，但全球利用二氧化碳生产化学品总的利用量不到2亿吨。
为了解决能源紧张、消除污染，大力开发二氧化碳资源的化学利用，具有重要的现实意义和广阔的应用前景[1]。
【前言】胡锦涛同志2009年9月22日在联合国气候变化峰会开幕式上发表讲话，中国争取到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年有显著下降。
2007年2月2日，政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布《全球气候变化第四次评估报告》，该报告明确指出：人类活动要为全球暖化现象负90％的责任，全球暖化现象主要归因于人类使用化石燃料，排放了大量的二氧化碳等温室气体，造成了温室效应[2] 。
近年来，随着工业的快速发展，绿色植被减少，越来越多的化石燃料的燃烧导致大气中二氧化碳含量逐年增加。
目前二氧化碳在食品、化学合成、机械、农业、商业、运输、石油开采、国防、消防等众多领域中均有广泛的应用。
烟气中二氧化碳的资源化研究正成为当前各国所需要迫切解决的热点问题。
随着人类社会的不断发展，人们对自然资源的依赖程度逐渐增大，其消耗速度也在不断增长。
其中，化石能源作为人来赖以生存的最重要的一次能源之一，近年来的全球消耗量正在以惊人的速度增长，从某种意义上可以说，正是化石资源所提供的能量在驱使着人类历史的巨轮缓缓前进。
然而，不断增长的能源消费也对环境带来了诸多的负面影响，其中CO2的排放问题越来越受到政府、公众、企业界以及学术界的关注，2009年12 月7 日在丹麦首都哥本哈根召开的《联合国气候变化框架公约》第十五次缔约方会议最终在以中美两方为代表的两大阵营的激烈碰撞中草草收场，仅仅形成了一个无实质性无约束力的《哥本哈根协议》。
这一结果一方面充分显示了目前减少CO2 排放的重要性和迫切性，同时也反映出了“减排”已不仅仅是一个环境热点，而是已经成为了一个威胁人类生存和发展的，达到国际关系高度的复杂问题。
我国作为发展中国家，并没有强制性的减排指标。
然而，如果继续使用现有落后的技术，CO2排放问题势必成为阻碍我国经济可持续发展的主要瓶颈之一，也必将严重影响到我国的国际形象。
近年来，我国政府在温室气体减排问题方面出台了一系列政策、法规，提出了量化的减排指标，加速淘汰落后产品。
正如温家宝总理在哥本哈根气候变化会议领导人会议上的讲话所提到的：“我们的减排目标将作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划，保证承诺的执行受到法律和舆论的监督。
我们将进一步完善国内统计、监测、考核办法，改进减排信息的披露方式，增加透明度，积极开展国际交流、对话与合作。
”[3]由此可见，党中央和国家政府对温室气体减排问题给予了高度的重视，而发展新型高效的减排技术已经成为了当前我国乃至全世界需要迫切解决的科学技术问题之一。
当前，减排的主要路线首先是从源头上减排，即通过调整产业、经济、能源结构，鼓励低排放、低能耗企业的建设，对高能耗的企业实行技术改造；大力发展节能技术，提高能源利用率；寻找新能源；增强公民意识，改变生活方式等：其次，对迫不得已排放的CO2通过回收分离、捕获贮存、资源化利用等技术减少或消除其排放[4]。
其捕获分离C02技术如下：1.吸收法
包括物理吸收和化学吸收。
物理吸收是指利用那些对CO2具有较大溶解度的有机溶剂做吸收剂，通过对CO2的加压让其溶解到该溶剂内，再通过减压让CO2释放出来，通过这样的交替方式完成CO2的捕获分离。
2.吸附法[5]
通过吸附剂在一定条件下对CO2进行选择性吸附，再将CO2解析分离的方法。
常用的吸附剂有活性炭、沸石、硅胶、分子筛等。
按照改变的条件，吸附法又可分为：变电吸附(ESA)、变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)等。
其中以变压吸附法发展较为迅速，目前在化肥、化工工业中获得了广泛应用。
3.富氧燃烧法
该技术是利用空分系统获得富氧甚至纯氧，再与纯的CO2以一定比例混合后送入炉膛与燃料混合燃烧。
这样由于除去了氮，就可以在排放气体中产生高浓度的CO2，通过烟气再循环装置去稀释纯氧，重新回注燃烧炉。
4.膜分离法
又称分子筛法，利用不同的聚合材料对不同的气体具有不同的渗透率，将CO2从锅炉尾部烟气中分离出来的方法。
其最大优点在于投资少，结构简单，操作方便[6]。
工业上常见的分离CO2的膜有醋酸纤维膜、乙基纤维素膜、聚苯醚等。
这些膜对于CO2现出良好的渗透性。
随着高分子材料科学的不断发展，膜分离技术将不断完善，成为CO2的捕获分离的又一重要手段。
同时我国已经掌握了碳捕集、分离与净化技术，在二氧化碳综合利用领域的技术与世界先进水平相当，这些都为我国实现二氧化碳资源化利用和规模化利用、减少二氧化碳排放提供了有力的技术支撑。
5.电化学法
熔融碳酸盐电化学分离法需要在氧化条件下从碳酸盐中分离出CO2，因而该法较少应用于从燃料气中直接分离CO2。
除了以上方法，还有冷却氨吸收法、氢氧化物分离法、低温蒸馏法等。
在我国，这些技术由于能耗较大、成本很高以及政策不到位等原因，并未在大多数耗能企业如发电厂、水泥厂、钢铁厂等得到广泛应用。
CO2的资源化利用还表现在CO2气体辅助注射成型、用作人造金刚石的原料、用于热泵干燥、干冰冷喷射清洗、制备氨基甲酸酯和表面活性剂、利用二氧化碳合成无机化工产品等[7]。
【结束语】过量的CO2 排放以及相应的气候变化问题已经成为了目前迫切需要解决的重大国际问题，通过合理的途径实现CO2的资源化利用无疑是解决这一问题的绝佳途径之一。
因此，通过化学、生物等方法将CO2 转化成为更具附加值的能源、化工原料和精细化学品就成为了目前科学工作的热点方向，受到了来自多方面的关注。
可以说，开展CO2 资源化利用的研究既是机遇，又是挑战。
同时CO2气体在化工领域具有广阔的应用前景。
当前能源和基本化工原料紧缺的情况下，应研制更经济高效的催化剂，不断开发新的合成工艺，尤其是加速以CO2为原料合成各类有机及高分子产品的研究和开发工作[8]。
【参考文献】
1.沈国良，徐铁军，傅承碧，等．利用二氧化碳制取碳酸酯的研究[C]．第十届中国科协年会：二氧化碳减排和绿色化利用与发展研讨会论文集，郑州，2008年9月：277-281．
2. 2007-02 联合国IPCC《第四次气候评估报告》：全球变暖，严重警告！2007-02-05
3.百度搜索
/world/2009-12/18/content_12668033.htm
4.邝生鲁．构建新型二氧化碳减排技术体系[J]．现代化工，2008，28(2)：3-13．
5.李天成，冯霞，李鑫刚．二氧化碳处理技术现状及其发展趋势[J]．化学工业与工程2002，19(2)：191—196．
6.巢清尘，陈文颖．碳捕获和存储技术综述及对我国的影响[J]．地球科学进晨，2006，21(3)：291-298．
7.王晓刚，李立清，唐琳，郭三霞，高招，C02资源化利用的现状及前景[J]，2006,26（3）
8.沈国良，陈远南，虞琦，宋菊玲，二氧化碳减捧控制技术与资源化利用研讨会[J]，。