煙氣中CO2的回收及利用

　　摘 要： 本文闡述了CO的來源及對環(huán)境影響，詳細分析了CO的吸收及處理方法，并簡單介紹了CO的用途。
　　關(guān)鍵詞： CO 減排 吸收 利用
　　
　　CO是造成“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致地球氣候變暖，破壞大氣環(huán)境的主要污染物。同時CO又是一種重要的工業(yè)資源，隨著能源的日益緊張和大氣環(huán)境的惡化，把其作為“潛在的碳資源”加以開發(fā)利用，已越來越受到人們的關(guān)注。富集并安全貯存燃料燃燒釋放的CO，是一種迅速大量削減其排放量的有效手段。
　　1.CO的來源及對環(huán)境的影響
　　CO的來源可分為自然來源和人為來源。自然來源為來自地球內(nèi)部的釋放，以及大自然生態(tài)的排放：至于人為來源，是經(jīng)由人為活動所造成者，其中以燃燒化石燃料為主。CO為無色無臭無毒、不可燃的氣體，也是所謂的溫室氣體之一。CO具有吸收地球長波輻射的能力，含量過高導(dǎo)致地球環(huán)境的溫度升高。
　　CO是造成“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致地球氣候變暖，破壞大氣環(huán)境的主要污染物。地球溫室效應(yīng)會使得氣溫驟升，將導(dǎo)致全球的氣候變異，并會造成：海面水位上升；降水量增加；對森林、農(nóng)業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)等造成極大的影響。所以我們必須控制溫室氣體的排放。
　　2.CO的減排
　　簡單來說，降低CO的排放量可以從三方面來著手：一是節(jié)約能源。目前使用的能源本身含有大量碳元素，在使用后會產(chǎn)生大量的CO排放問題，若能節(jié)約能源使用即可減少CO的排放；二是使用低碳能源及提高能源使用效率，即在必須使用能源的情況下，能夠使用低碳能源，例如再生能源、核能及天然氣；三是CO的固定與去除，使用物理儲存、化學(xué)分離及生物固定等方法去除和固定已經(jīng)產(chǎn)生的CO。
　　全球每年因燃燒化石燃料而排放的CO達到200億噸左右，由化石能源燃燒產(chǎn)生的CO總量約占溫室氣體總量的82％。其中化石燃料發(fā)電廠煙道氣是CO長期穩(wěn)定集中排放源，其所排CO量占總排放量的大約30％，因此應(yīng)當(dāng)成為減排CO的重點。分離煙道氣中CO的方法一般有物理吸收法、化學(xué)吸收法、薄膜法、化學(xué)吸附法幾種。
　　2.1物理性處理CO技術(shù)
　　物理性處理CO技術(shù)主要可分為儲存法、吸附法及蒸餾法。
　　儲存法又可以分為海洋存儲法和陸地存儲法。海洋存儲法依據(jù)現(xiàn)行發(fā)展出的注入技術(shù)可區(qū)分為淺海域注入方式、中深度海域注入方式、深海釋放方式、干冰傾倒方式、CO化合物等五種技術(shù)。陸地存儲法是在地下用氣槽儲置CO。
　　吸收法是采用有機化合物作為吸收溶劑吸收CO。由于溶液的酸性氣體負荷與酸氣分壓成正比，故適宜于處理高含CO的煙道氣。屬于這一類的溶劑有很多，有冷甲醇、多乙二醇醚、N-甲基吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、磷酸三丁酯和環(huán)丁砜等。環(huán)丁砜通常是和醇胺配成混合溶液使用的。
　　低溫蒸餾法是通過低溫冷凝分離CO的物理過程，一般是將煙氣多次壓縮和冷卻后，引起相變從而分離煙氣中的CO。主要用于從油田伴生氣中分離提純CO，然后將其注入油井循環(huán)使用。
　　2.2化學(xué)性處理CO技術(shù)
　　化學(xué)性處理CO技術(shù)主要可概分為固定化、化學(xué)吸收、吸附、薄膜分離及CO重組等幾大類。
　　化學(xué)固定技術(shù)主要可分以碳酸鹽化合物形式進行CO固定處理及利用海水堿度提高處理固定CO兩類。前者利用某些組成中含有氧化鎂、氧化鈣成分的礦石，當(dāng)其與CO進行化學(xué)反應(yīng)時，其氧化鎂、氧化鈣成分與CO結(jié)合，以形成碳酸鎂和碳酸鈣鹽類。后者以添加碳酸鈉方式來提高海水堿度，進而提高CO被吸收溶解于海水中的吸收量。
　　化學(xué)吸收法是利用CO與吸收劑在吸收塔內(nèi)進行化學(xué)反應(yīng)而形成一種弱聯(lián)結(jié)構(gòu)的中間體化合物，然后在還原塔內(nèi)加熱富CO吸收液，使CO解吸出來，同時吸收劑得以再生的方法。一般常用于化學(xué)吸收法的溶劑為醇胺及氨氣（或氨水），其中胺類主要有一級醇胺（如MEA）、二級醇胺（如DEA、DIPA）及三級醇胺（如MDEA）。除了以醇胺做CO吸收劑之外，還可以用氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鎂、熱碳酸鉀溶液（BV法）等堿劑作為煙道氣中CO的吸收。化學(xué)吸收法分離回收CO的特點在于：（1）技術(shù)工藝成熟，應(yīng)用廣泛；（2）回收后CO純度高，可達99％左右；（3）設(shè)備占地比較龐大，投資較大；（4）CO回收成本相對較高。
　　化學(xué)吸附法系將含有CO的煙道氣通過吸收塔，利用與吸附劑接觸的方式達到去除CO的目的。常見的吸收劑有沸石、活性炭及分子篩等，其中以分子篩吸附最具有代表性。若以設(shè)備費、電費及蒸汽等支出費用觀點言，吸附法較適用于中小規(guī)模的CO吸收。
　　薄膜分離法包括反滲透、超過濾、微過濾、滲析、電滲析、過膜蒸發(fā)及氣體的膜分離等。膜分離過程就是使混合物中各組分在壓力差、濃度差或電位差的作用下，通過特定的界面——“膜”進行傳質(zhì)。
　　CO重組法是利用化學(xué)反應(yīng)，將CO重組成為不同的化學(xué)品。目前大致可分為觸媒重組法、電化學(xué)重組法等。觸媒重組法主要是將CO轉(zhuǎn)化成各種有用的化學(xué)品。電化學(xué)重組法是以外加的電流、電壓，將CO分解、轉(zhuǎn)化，以降低CO的排放并獲得所需的化學(xué)品。
　　2.3生物性處理CO技術(shù)
　　微生物CO固定技術(shù)主要可分為以下三類。
　　（1）CO固定源的擴大：如沙漠綠化、植樹、森林保護、貝類大量養(yǎng)殖、珊瑚保育再生等。
　　（2）利用微生物固定CO：利用微細藻類及光合成菌類固定CO。
　　（3）利用球石藻等固定CO。
　　3.CO的用途
　　CO用途廣泛，是人們生產(chǎn)生活中經(jīng)常用到的物質(zhì)。
　　作為致冷劑：廣泛用于食物、飲料的冷卻、冷凍及低溫保存和輸送；用于原子爐冷卻；低溫粉碎、冷嵌、金屬低溫處理；配管的凍結(jié)檢修；醫(yī)療方面的低溫手術(shù)，等等。
　　作為惰性氣體：保護電弧焊，焊條上可不用焊藥，焊絲可以是連續(xù)的，不僅可節(jié)約焊絲，而且可提高勞動生產(chǎn)率；作為滅火劑，可以撲滅電氣設(shè)備等多種場合的火災(zāi)；作為沖洗劑，可以清除很多物質(zhì)上的污物而物體不被破壞；作為殺菌劑，與其它氣體混合使用，可殺死許多種細菌；作為阻氧劑，等等。
　　作為化學(xué)試劑：為含堿廢水的pH值調(diào)節(jié)劑；制造碳酸鹽、合成碳酸酯、制造尿素、制造一氧化碳、水質(zhì)處理，等等。
　　此外CO在生物化學(xué)、農(nóng)業(yè)、化學(xué)工業(yè)及油田三次采油等方面都有廣泛的應(yīng)用。
　　
　　參考文獻：
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