德国CO2捕获和封存技术发展展望
碳捕集 利用和封存技术发展现状及应用展望

在吸收剂研发方面,研究者们致力于寻找高效、稳定的吸收剂,以实现二氧化 碳的高效吸收和低能耗分离。例如,氨基甲酸盐、碳酸钾等碱性吸收剂在低浓 度二氧化碳环境下仍能保持较高的吸收效率。此外,一些新型吸收剂如金属有 机骨架(MOFs)材料也展现出了良好的性能。
在吸附剂性能优化方面,活性炭、沸石等吸附剂因具有较高的吸附容量和选择 性能,被广泛应用于二氧化碳的吸附分离。通过改进吸附剂的孔结构、表面性 质等,可进一步提高其吸附性能。此外,研究者们还探索了复合吸附剂、负载 型吸附剂等新型吸附剂体系。
三、碳捕集、利用和封存技术的 应用展望
随着技术的不断进步和成本的逐渐降低,CCUS技术在未来将具有广阔的应用前 景。
1、电力行业:在电力行业中,CCUS技术可以用于提高发电效率并降低温室气 体排放。特别是在燃煤电厂中,CCUS技术可以有效地减少CO2排放。
2、工业部门:工业部门是温室气体排放的重要来源之一。CCUS技术可以用于 处理工业排放的废气,尤其是钢铁、化工、石油等重工业领域。通过使用CCUS 技术,这些企业可以减少对环境的影响并提高其产品的竞争力。
在地质封存方面,研究者们通过评估不同地质构造的封存潜力及安全性,实现 二氧化碳的高效注入和长久封存。例如,利用枯竭油气田或煤层作为封存场所, 可实现大量二氧化碳的长期封存。
在海洋封存方面,研究者们通过研究海洋环境及生物地球化学循环规律,实现 二氧化碳的高效溶解和海底封存。例如,将二氧化碳注入深海底部或海山区域, 可实现二氧化碳的长久封存和海洋环境修复。
在分离工艺改进方面,研究者们致力于开发高效、节能的分离工艺,以满足不 同工业过程的需求。例如,膜分离技术具有设备简单、操作方便等优点,被广 泛应用于二氧化碳的分离过程中。此外,新型分离工艺如化学循环汽化吸收法 主要是将捕获的二氧化碳转化为有价值的化学品或燃料,以实现碳 资源的循环利用。目前,碳利用技术的研究主要集中在光催化、电催化、生物 催化等领域。
二氧化碳捕集技术的研究与开发

二氧化碳捕集技术的研究与开发近年来,随着全球气候变暖问题的愈发凸显,二氧化碳捕集技术也逐渐引起了人们的关注。
这种技术能够将大气中的二氧化碳捕集下来,防止其释放到大气中造成进一步的温室效应,从而减缓全球气候变暖的趋势。
本文将对二氧化碳捕集技术的研究与开发进行探讨,并展望其可能的应用和未来发展。
一、二氧化碳捕集技术的现状目前,二氧化碳捕集技术已经有了一定的发展。
主要的二氧化碳捕集技术包括化学吸收法、物理吸附法、膜分离法等。
其中,化学吸收法是最为常见的一种技术,它将二氧化碳通过化学反应转化为不易挥发的物质,并将其固定下来。
物理吸附法则是利用一定的物理性质,如温度、压力等因素,将二氧化碳从空气中吸附或吸附剂中吸附下来。
而膜分离法则是利用膜的特性,将二氧化碳从空气中分离出来。
二、二氧化碳捕集技术的应用二氧化碳捕集技术的应用主要是在环境保护和资源利用方面。
在环境保护方面,二氧化碳捕集技术可以通过捕集二氧化碳来减缓大气中的温室效应,从而减少全球气候变暖的影响。
在资源利用方面,二氧化碳捕集技术可以将二氧化碳转化为其他有用的化学品,如燃料和肥料,从而实现资源的循环利用。
三、二氧化碳捕集技术的发展趋势随着全球气候变暖问题的加深,二氧化碳捕集技术的发展也受到了前所未有的重视。
未来,二氧化碳捕集技术的研究与开发将面临以下几方面的挑战:1、技术成本的问题。
目前,二氧化碳捕集技术的投入成本较高,这对技术的推广和应用带来了一定的难度。
因此,未来的研究应该重点关注如何降低技术成本,提高二氧化碳捕集技术的经济性和可行性。
2、技术效率的问题。
当前的二氧化碳捕集技术存在一定的效率问题,如捕集效率不高、捕集后的二氧化碳难以处理等。
因此,未来的研究应该重点关注如何提高二氧化碳捕集技术的效率,从而实现更加高效、可靠的二氧化碳捕集。
3、安全性问题。
二氧化碳捕集技术虽然具有很大的应用前景,但其也面临着一定的安全性问题。
因此,未来的研究应该重点关注如何加强二氧化碳捕集技术的安全性保障,从而避免相关的安全事故。
二氧化碳捕集与储存技术的研究现状与发展趋势

二氧化碳捕集与储存技术的研究现状与发展趋势随着人类对能源和工业的需求增加,大量的二氧化碳排放导致了全球气候变暖等环境问题,迫切需要探索新的解决方案。
二氧化碳的捕集和储存技术被认为是目前有效的减少二氧化碳排放的手段之一。
本文将探讨二氧化碳捕集与储存技术的研究现状及其未来发展趋势。
1. 二氧化碳捕集技术的研究现状二氧化碳捕集技术基本上可以分为三类:吸收、吸附和化学反应。
吸收法是将空气或烟气通过化学液体,如氨水、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾等,从中吸收二氧化碳。
吸附法是通过多孔吸附剂,如活性炭、沸石、硅胶等,将二氧化碳吸附在其表面上。
化学反应法是将二氧化碳和其他物质反应生成固体产物,如钙碳酸盐、镁碳酸盐等。
吸收法是目前应用最广泛的方法,主要用于工业排放和纯化二氧化碳。
吸附法在实验室中取得了一定的成果,但目前还需要进一步提高其效率和稳定性。
化学反应法的研究还处于初步试验阶段。
2. 二氧化碳储存技术的研究现状二氧化碳储存技术主要包括地下埋存、化学固化和生物转化三个方向。
地下埋存是将二氧化碳直接储存到地下岩石层中,防止其进入大气。
化学固化是将二氧化碳和其他物质反应生成永久性固体。
生物转化是利用微生物、植物等生物体将二氧化碳转化为有机物质。
地下埋存是目前应用最广泛的方法,可以分为“扩散”、“溶解”和“封存”三类。
扩散是指将二氧化碳扩散到岩石孔隙中,使其在地下形成稳定的气体储集体。
溶解是将二氧化碳溶入岩石中的水中,形成酸性水溶液。
封存是将二氧化碳封存在地下盐穴和煤层之中。
3. 二氧化碳捕集与储存技术的发展趋势尽管二氧化碳捕集与储存技术已经取得了一定的进展,但还面临着许多挑战。
其中最重要的问题之一是成本。
由于以下设备和材料的高成本,这些技术的投资并不划算:吸收剂、吸附剂、反应催化剂、压缩和输送设备,以及地下岩石层钻探和储存设备。
另一个问题是安全性。
由于二氧化碳是一种不可见、难以感觉到的气体,如果泄漏,无形的气体对人和环境造成的风险不能忽略。
二氧化碳捕获与封存技术研究

二氧化碳捕获与封存技术研究随着工业化和经济发展的不断推进,大量的二氧化碳(CO2)被排放到大气中,对全球气候变化造成了严重影响。
为应对这一全球性环境问题,二氧化碳捕获与封存技术研究应运而生。
本文将对二氧化碳捕获与封存技术的研究内容、现状和前景进行探讨。
一、二氧化碳捕获技术1. 吸收法吸收法通过溶剂将烟气中的二氧化碳吸收到溶液中,然后通过热解或其他方法将二氧化碳从溶液中分离出来。
氨基酸盐溶液和酰胺等溶剂被广泛应用于吸收法。
吸收法的优点是技术成熟并且具备可拓展性,但需要大量的能源来进行溶剂再生。
2. 吸附法吸附法利用多孔材料,如活性炭和金属有机骨架材料(MOF),吸附烟气中的二氧化碳。
一旦吸附材料达到饱和,可以通过升高温度或降低压力来释放二氧化碳。
吸附法具有高效、可循环使用和低能耗的优点。
3. 膜分离法膜分离法利用选择性膜,如聚合物膜和陶瓷膜,将烟气中的二氧化碳分离出来。
这种方法具有体积小、能耗低的优点,但是分离效率较低,易受杂质和湿度影响。
二、二氧化碳封存技术二氧化碳封存技术是指将捕获到的二氧化碳储存到地下或海底,远离大气层,以减少对大气的排放。
下面介绍几种常见的二氧化碳封存技术:1. 煤层气封存(CBM-CO2)这种封存技术利用煤层气开采过程中产生的二氧化碳,注入到煤层中使其与煤层内部的煤层气发生反应并形成陷闭。
这种方法可以降低煤炭开采带来的环境影响,并将二氧化碳永久地储存起来。
2. 油气田封存(OGS)油气田封存技术是将捕获到的二氧化碳注入到已经开采的油气田中,以增加油田的产能并将二氧化碳长期封存。
此技术不仅可以减少地质二氧化碳排放,还可以实现剩余油气资源的有效利用。
3. 储层封存(AEC)储层封存技术是将捕获到的二氧化碳封存到深层地层中,如盐穴和岩石孔隙中,通过地球自然封存过程实现储存。
这种技术具有长期、安全的特点,但需要考虑储层容量和地层结构稳定的问题。
三、研究现状和前景目前,二氧化碳捕获与封存技术在全球范围内得到了广泛研究和应用。
碳捕获与储存技术在2024年的应用与发展

碳捕获与储存技术在2024年的应用与发展2024年,随着全球对气候变化的关注度不断增加,碳捕获与储存技术逐渐成为应对气候变化的重要手段。
本文将探讨碳捕获与储存技术在2024年的应用与发展,并对其技术进展、应用领域和未来发展前景进行分析。
一、碳捕获与储存技术的概述碳捕获与储存技术(Carbon Capture and Storage,CCS)是一种减少温室气体排放的技术,其通过捕获二氧化碳(CO2)等温室气体、将其压缩、运输至安全储存地点并长期封存,以减少温室气体的排放量。
碳捕获与储存技术的应用可以广泛涉及发电厂、钢铁厂、水泥厂等工业领域,旨在实现低碳经济的可持续发展。
二、技术进展与应用2024年,碳捕获与储存技术将迎来一系列技术突破和应用创新。
首先,在捕获技术方面,传统的化学吸收和物理吸附等技术将得到进一步改进,以提高二氧化碳的捕获效率和经济性。
同时,新型材料和先进催化剂的研发将为碳捕获技术提供更多选择。
其次,在储存技术方面,地下储存将继续是主要的选择,但新兴的碳利用和转化技术将逐渐成熟,并为碳储存提供了更多的选择。
此外,碳捕获与利用技术的发展也将受到广泛关注,催生出更多有益产品,如碳酸饮料、合成燃料等。
在应用方面,2024年,碳捕获与储存技术将在全球范围内得到广泛应用。
发达国家将继续加大对碳捕获与储存技术的支持力度,加快技术推广和示范项目的建设。
同时,新兴经济体和发展中国家也将逐步采纳并应用该技术,以满足其经济增长与环境保护的双重需求。
碳捕获与储存技术将在电力行业、工业领域和交通运输等领域得到广泛应用,为这些领域的碳排放减少提供有效手段。
三、发展前景与挑战碳捕获与储存技术在2024年的发展前景可谓广阔。
首先,其在减缓气候变化、降低温室气体排放方面的作用将得到进一步验证和认可。
其次,随着技术不断创新和成本逐渐下降,碳捕获与储存技术将逐步成为低碳经济转型的重要支撑。
再者,该技术的应用还将催生出新的经济增长点,为相关产业带来更多商机。
二氧化碳捕获和封存技术新方案

二氧化碳捕获和封存技术新方案二氧化碳捕获和封存技术新方案:前景光明的气候变化解决途径随着全球气候变化的逐渐加剧,二氧化碳(CO2)的排放成为一项严重的环境问题。
为了应对这一挑战,科学家们一直在不断探索和研发新的二氧化碳捕获和封存技术。
本文将介绍最新的一些技术方案,展示了它们的潜力和前景。
首先,介绍碳捕获技术的一种新方案——碳捕获利用和封存(CCUS)技术。
CCUS技术是一种综合应用的方法,包括三个主要步骤:二氧化碳的捕获、运输和封存。
捕获过程通常通过化学吸收、物理吸附或生物质吸收等方式进行,捕获的二氧化碳随后会被输送到地下储存地点,封存在地质层中,以防止其进入大气层。
这一技术方案为减少二氧化碳的排放提供了一种可行的解决途径。
值得一提的是,新型CCUS技术中的捕获过程正在不断优化和改进。
近年来,通过研究和实践,科学家们提出了一些创新的方法,例如利用金属有机框架材料(MOF)、离子液体和生物催化剂等。
这些新技术的出现和应用,不仅大幅提高了捕获效率,同时也减少了能源消耗和运营成本。
例如,金属有机框架材料被广泛用于捕获和储存二氧化碳,其特殊的结构和表面化学性质使其能够高效地吸附二氧化碳,并且可以进行循环再生,实现二氧化碳的释放和其他用途的利用。
除了碳捕获技术的创新,封存过程也在不断改进中。
传统的二氧化碳封存方法主要包括地下封存、海底封存和矿井封存等。
然而,这些方法存在一些挑战和限制。
近年来,科学家们开始考虑新的封存方法,例如利用矿物碳化、二氧化碳溶解和气候工程等。
矿物碳化是一种将二氧化碳与岩石中的矿物质反应生成稳定碳酸盐的过程,这种方法可以将二氧化碳永久封存在地球表面的岩石中。
此外,二氧化碳溶解技术通过将二氧化碳溶解在水中,形成碳酸盐溶液,以达到长期封存的目的。
气候工程包括大规模人工封存和海洋营养盐增加等方法,尽管还存在一些问题和风险,但是这些新方案为我们提供了一种新的思维方式来应对气候变化问题。
除了CCUS技术,还有一些其他被称为负碳技术的方案也在受到越来越多的关注。
二氧化碳捕捉与利用技术的发展和展望

二氧化碳捕捉与利用技术的发展和展望随着全球气候变化的加剧和气候变暖的威胁日益严重,人们对于减少温室气体的排放以及减缓全球变暖的需求也越来越迫切。
而二氧化碳(CO2)作为主要的温室气体之一,其大量排放对气候变化的影响不可忽视。
因此,二氧化碳捕捉与利用技术作为一种关键的解决方案,得到了越来越多的关注和研究。
二氧化碳捕捉技术是指将二氧化碳从燃烧排放物或工业废气中分离出来,以防止其进入大气中并造成温室效应。
常用的二氧化碳捕捉技术包括吸收、吸附、膜分离和化学吸收等。
其中,吸收是最常用的方法之一,通过在废气中混入具有高亲和力的溶剂,使二氧化碳与溶剂发生物理或化学反应,将二氧化碳从气体中分离出来。
吸附则是利用特定的吸附材料,通过吸附和脱附的循环作用来分离二氧化碳。
膜分离则是利用特殊的薄膜材料,将二氧化碳从废气中分离出来。
目前,二氧化碳捕捉技术在工业应用中取得了显著的进展。
例如,煤炭发电厂、石油精炼厂和钢铁厂等大型工业设施已经开始采用二氧化碳捕捉技术,以减少其温室气体排放。
此外,一些创新的二氧化碳捕捉技术也在不断涌现,如碱性离子液体吸收 technology、氨溶液吸收技术以及金属有机配位化合物吸附技术等。
同时,二氧化碳的利用也是解决气候变化问题的重要方向之一。
通过二氧化碳的利用,可以将其转化为高附加值的化学品和燃料,实现二氧化碳的资源化利用。
目前,常见的二氧化碳利用途径包括碳捕捉储存(CCS)、碳中和、化学品制造、燃料生产和生物质转化等。
碳捕捉储存技术是将二氧化碳永久地封存于地下储层中,以减少其对大气的释放。
碳中和是指通过植树造林、湿地保护和农业碳汇等手段,将二氧化碳从大气中吸收并进行固定。
此外,通过利用二氧化碳生产化学品和燃料,可以减少对化石燃料的依赖,缓解能源安全和气候变化的双重压力。
尽管二氧化碳捕捉与利用技术在应对气候变化方面具有巨大潜力,但其在商业化规模上的应用仍面临一些挑战。
首先,二氧化碳捕捉技术的成本相对较高,特别是传统吸收技术的运行费用较高,导致其难以在商业层面上实现可行性。
碳捕集与封存技术的现状与挑战

碳捕集与封存技术的现状与挑战在全球气候变化的大背景下,减少温室气体排放已成为当务之急。
碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,简称 CCS)技术作为一种重要的减排手段,近年来受到了广泛的关注。
本文将探讨碳捕集与封存技术的现状,并分析其面临的挑战。
一、碳捕集与封存技术的原理碳捕集与封存技术主要包括三个环节:碳捕集、碳运输和碳封存。
碳捕集是指将二氧化碳从工业排放源(如发电厂、钢铁厂、水泥厂等)中分离出来的过程。
目前主要的碳捕集技术有燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集。
燃烧后捕集是在燃烧过程完成后,从烟道气中捕集二氧化碳;燃烧前捕集则是在燃料燃烧前将其转化为氢气和二氧化碳,然后分离出二氧化碳;富氧燃烧捕集是采用高浓度氧气进行燃烧,从而产生高浓度的二氧化碳,便于捕集。
碳运输是将捕集到的二氧化碳通过管道、船舶或公路槽车等方式输送到封存地点。
碳封存则是将二氧化碳注入地下深处的地质构造中,如枯竭的油气田、深部盐水层等,使其长期与大气隔离。
二、碳捕集与封存技术的现状(一)技术进展经过多年的研究和发展,碳捕集与封存技术在某些方面取得了显著的进步。
燃烧后捕集技术中的化学吸收法不断优化,提高了二氧化碳的捕集效率和降低了成本。
同时,新型的吸附材料和膜分离技术也在研发中,有望进一步提高捕集效果。
在碳运输方面,管道运输技术相对成熟,但对于长距离和大规模的运输,还需要解决一些工程和安全问题。
碳封存的地质评估和监测技术也在不断改进,以确保二氧化碳的安全封存。
(二)示范项目全球范围内已经建立了一些碳捕集与封存的示范项目。
例如,挪威的 Sleipner 项目是世界上第一个大规模的二氧化碳封存项目,自 1996 年以来,已经成功将超过 1000 万吨的二氧化碳封存在北海的海底盐水层中。
美国的 Petra Nova 项目采用燃烧后捕集技术,每年可捕集约 140 万吨二氧化碳,并将其用于提高石油采收率。
中国也在积极推进碳捕集与封存技术的示范项目,如神华集团在鄂尔多斯的 10 万吨/年二氧化碳捕集与封存示范项目。
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全球科技经济嘹望2009年9月第24卷第9期大规模用于天然气分离COz的技术相似;燃烧前收集碳技术现已大规模应用于生产氢气;富氧燃烧收集CO:的技术还处于示范阶段。
1.燃烧后捕获:燃烧后捕获是在排放废气中把COz捕获,是目前从大气中捕获CO:的主要方法。
燃烧后捕获系统从一次燃料在空气中燃烧所产生的烟道气体中分离CO:。
这些系统通常使用液态溶剂从主要成分为氮(来自空气)的烟气中捕获少量的CO:成分(一般占体积的3%一15%)。
对于现代粉煤(PC)电厂或天然气复合循环(NGCC)电厂,目前的燃烧后捕获系统通常采用某一种有机溶剂。
由于必须利用化学吸收剂从废气中把CO:捕捉住,使得捕获成本偏高。
2.燃烧前捕获:是由源头直接产生高浓度的CO:。
燃烧前捕获是在一个有蒸汽和空气或氧的反应器中处理一次燃料,产生主要成分为一氧化碳和氢的混合气体(“合成”气体)。
在第二个反应器内(“变换反应器”)通过一氧化碳与蒸汽的反应生成其余的氢和COz。
可从最后产生的由氢和CO:组成的混合气体分离出一个CO:气流和一个氢流。
若把该合成气做为燃烧或发电用的燃料,燃烧后排放废气中的COz浓度就可高达40%-60%。
这时再利用捕获技术把CO:浓度至90%以上,显然较直接燃烧后的低浓度CO:的捕获更经济。
如果CO:被封存,氢就成为无碳的能源载体,可用来燃烧发电,但成本较高。
燃烧前捕获系统可以在采燃烧后燃烧前氧燃料上业过程用综合汽化复合循环(IGCC)技术的电厂中使用。
3.富氧燃烧:还有一种由燃烧源头直接产生高浓度CO:的方法,就是利用富氧燃烧。
一般燃烧是以空气提供燃烧所需的氧气,氧气浓度仅约2l%,若改以高浓度或95%以上的氧气,则称为富氧燃烧或纯氧燃烧。
这是燃料中的碳与氢在纯氧中燃烧,由于少了空气中的氮气,燃烧后的废气含有90%以上的CO:,便不需要再经由CO:捕获或分离程序,通过对气流进行冷却和压缩清除水汽就能直接把CO:压缩封存或再利用。
目前富氧燃烧技术仍在研究发展中,德国对该项技术的研究处于领先水平,已制造出了示范模拟设备。
(二)COz的运输除非工厂直接位于地质封存地上部,否则收集到的CO:必须运送到一个合适的场所进行封存。
由于CO:既不是爆炸气体,又无毒无味,所以适合于铁路、公路和船运,如果运输量较大,可以采用管道运输,可降低运输的成本。
在运输工程中,CO:气体处于高压下,以便于运输和提高运输效率,降低运输成本。
(三)C02的封存CO:封存方式又分成4种:一是通过化学反应将COz转化成固体无机碳酸盐;二是工业直接应用,或作为多种含碳化学品的生产原料;三是注入海洋1000米深处以下;四是注入地下岩层。
第四种方式最具潜力,向地层深处注入C0:的技术,一40一一村■天镍气.■.一簟图1CO。
捕获方法示意图在很多方面与油气工业已开发成功的技术相同,有些技术从20世纪80年代末就开始使用了。
1.矿石碳化矿石碳化是指利用碱性和碱土氧化物,如氧化镁((MgO)和氧化钙(CaO)将CO:固化,这些物质目前都存在于天然形成的硅酸盐岩中,例如:蛇纹岩和橄榄石。
这些物质与CO:化学反应后产生诸如碳酸镁(MgCO,)和碳酸钙(CaCO,,通常称作石灰石)这类化合物。
地壳中硅酸岩的金属氧化物数量超过了固化所有可能的化石燃料储量燃烧产生的C02量。
矿石碳化产生出・能源开发利用与节能减排专题・能够长时间稳定的二氧化硅和硅酸盐,因而能够在一些地区进行处置,如硅酸盐矿区,或者在建筑用途中加以利用,尽管与产生的数量相比这种二次利用可能相对很小,C0:在碳化后将不会释放到大气中。
因此,几乎没有必要监测这些处理地点,而相关的风险非常小。
利用天然硅酸盐的矿石碳化技术正处于研究阶段,但是利用工业废弃物的某些流程目前处于示范阶段。
2.工业利用工业利用是指工业上对COz的利用,包括C02作为反应物的生化过程,例如:那些在尿素和甲醇生产中利用CO:的生化过程,以及各种直接利用CO:的技术应用,比如:园艺、冷藏冷冻、食品包装、焊接、饮料和灭火材料的应用。
目前,全球的C0:利用量每年约1.2亿吨,大多数(占总数的2/3)是用于生产尿素,其余用在肥料和其他产品的生产。
有些CO:从天然井中提取,而有一些来自工业源,主要是高浓缩源,例如:制氨和制氢厂,在生产过程中捕获CO:作为生产流程的一部分。
目前,工业流程利用的大部分CO:典型的封存时间期限只有几天到数月,被封存的碳降解为COz,然后再次排人大气。
如此短的时间尺度对于减缓气候变化没有实质意义。
除此之外,整体工业利用量只有1.2亿吨CO#年,这相对主要人为源的排放非常小。
可以得出结论,预计工业利用被捕获的COz对减缓气候变化的贡献不大。
3.海洋封存一个潜在的CO:封存方案是将捕获的CO:直接注入深海(深度在1000米以上),大部分CO:在这里将与大气隔离若干世纪。
该方案的实施办法是:通过管道或船舶将CO:运输到海洋封存地点,从那里再把CO:注人海洋的水柱体或海底。
海洋封存尚未采用,也未开展小规模试点示范,仍然处在研究阶段。
海洋占地表的70%以上,海洋的平均深度为3800米。
由于CO:可在水中溶解,所以,大气与水体在海洋表面不断进行CO:的自然交换,直到达到平衡为止。
若CO:的大气浓度增加,海洋则逐渐吸收额外的C02。
4.地质封存三种类型的地质构造可用于C02的地质封存:石油和天然气储层、深盐岩层构造和不可开采的图2C02海洋封存示意图煤层。
在每种类型中,CO:的地质封存都将CO:压缩液注人地下岩石构造中。
含流体或曾经含流体(如天然气、石油或盐水等)的多孔岩石构造(如枯竭的油气储层)都是潜在的封存CO:地点的选择对象。
封存在800米深度以下,此处的周边压力和温度通常使CO:处于液体或超临界值的状态。
在这种条件下CO:的密度是水密度的50%~80%。
该密度接近某些原油的密度,产生驱使CO:向上的浮力。
因此,选择封存储层具有良好封闭性能的冠岩十分重要,以确保把CO:限制在地下。
当被注入地下时,CO:通过部分置换已经存在的流体(“现场流体”)来挤占并充满岩石中的孔隙。
在石油和天然气储层中,用注人的C0:置换现场流体可为封存CO:提供大部分孔隙容积。
在深水盐层构造中,随着CO:与现场流体和寄岩发生化学反应,就出现所谓的地质化学俘获机理。
向衰竭或将要衰竭的油图3C0:地质封存示意图一4l一全球科技经济嘹望2009年9月第24卷第9期表1CCS技术研究和应用状况CCS组研究示范特定条件成熟成部分CCS技术下经济下的市阶段1阶段“可行。
场4燃烧后X燃烧前X氧燃烧X捕获工业分离(天然气加工、氨的生X产)管道X运输船舶X强化采油(E一X。
0R)地质封气田或油田X存盐体构造X强压煤床甲烷回X收(ECBM)‘直接注入(分解X海洋封型)存直接注入(湖泊X型)矿石碳天然硅酸盐矿物X化废弃物XC02的工X业利用气层注人CO:是最有吸引力的选择,因为它可将CCS技术和提高采收率技术联系在一起。
二、德国CCS技术发展与应用总体计划德国制定了CCS技术发展与应用总体计划,整个计划分为四个阶段:第一阶段到2008年,主要是CCS技术的开发阶段,启动寻找勘探封存地工作,建立0.5兆瓦级的实验设备;第二阶段到2010年,规划和批准采用CCS技术的发电站,勘探批准封存地,建立30兆瓦级的实验设备;第三阶段到2015年,开始建设小规模的CCS技术的发电站,建设CO:封存地,建设300兆瓦的示范发电厂;第四阶段至U2020年,大规模CCS技术在发电站建设中投入使用,1000兆瓦级的CCS发电厂投产使用,封存地及相应设施投入使用,CCS技术进一步完善并出一42一口到其他国家。
德国的CO:封存潜力很大,仅北德地区就有48亿吨的封存潜力,其中开采后的油气田17亿吨,深水盐层31亿吨。
三、德国和欧盟促进CCS技术发展的计划与措施(一)欧盟能源气候计划欧盟在能源和气候政策中规定,为减少向空中排放有害气体,各个成员国可以由公共经费支付建造地下C02存放库费用.在2012—2015年将先建造12座地下CO:存放库,2020年开始商业化运行。
另外,欧盟要求到2025年所有现有的化石燃料发电厂都必须改造采用CCS技术。
这一方案已于2008年5月12日通过欧盟议会环境委员会的讨论。
在今后5年内欧盟计划新建50座采用CCS技术的化石燃料发电厂,以减少碳排放和提高引导示范作用。
另外,欧盟委员会正在积极制定欧盟法律条款,明确规定2020年起新建的燃煤发电厂必须采用CCS技术。
(二)欧盟的研发计划欧盟在第五和第六研发框架计划中已向CCS项目提供了1亿欧元的资助,在第七研发框架中(2007—2013年)向CCS项目提供近5亿欧元的资金支持。
欧盟已把CCS技术作为其“零排放电力平台计戈lJZEP”中重点技术来开发,欧盟投资银行也宣布,x寸CCS和其他重大技术提供10亿欧元的资金支持。
(三)德国COORETEC计划COORETEC是C02减排技术的缩写(C02-RE—duktions—TEChnologien)。
这一计划资助的是一系列创新技术研发措施的广泛组合,这些技术的目标是实现化石燃料发电厂低排放。
在计划中特别要资助那些将中小企业,包括在内的充分发挥企业和科研机构潜力的产学研结合的研发项目,重点是那些提高发电厂热效率和分离与存储CO:的技术。
至U2010年,研发经费超过1亿欧元。
联邦经济部为此2007年已投入约2600万,2008年将投入约3000万欧元,企业界配套相应数额的资金。
(四)GEOTECHNOLOGIREN科研计划中的CO。
封存项目德国教研部和德国研究学会DFG共同启动・能源开发利用与节能减排专题・GEOTECHNOLOGIREN研究计划,该计划投入9000万欧元资助13个重点研究领域,目的是可持续利用地球资源和保护生命,包括COz的捕获和封存。
自2004年起在联邦教研部的GEOTECHNOLOGIREN科研计划中,每年拿出300万欧元,资助10个经济界和科技界COz封存研究联盟的研究工作,其重点是开发安全和长期封存技术和开发勘探确定封存地的可靠方法和技术。
(五)启动C02封存实验研究项目CO:安全长期封存是大规模采用CCS技术的关键,建立实验研究基地对COz封存的基础研究有重要意义,德国波茨坦地学研究中心在在欧盟“C02SINK”项目和德国政府的资助下,在距柏林40公里Ketzin镇建立封存实验地,自2007年秋天开始,用两年的时间向地下700米深盐水层注入6万吨CO:,检验和监视CO:的状态,最晚到2009年就可获得真实可靠的研究结果。
(六)成立CCS技术信息中心2007年7月27日德国成立了CCS技术信息中心(IZ—Klima),该中心的会员是德国著名的大能源公司和能源设备制造公司,EnBW、E.on、RWE、Vattenfall和西门子均是会员,联邦外交部、教研部、环境部和经济部是该中心的顾问单位。