二氧化碳的治理.doc

参赛论文：二氧化碳的治理姓 名：徐陆伟班 级：高一（11）班指导老师：李云静科 目：地 理二氧化碳的治理自从人类社会诞生以来，人类的活动，尤其是生产活动，便开始影响地球环境，随着生产力和科技的发展，二氧化碳一系列温室气体的排放，对气候的影响日益加剧，导致温室效应愈演愈烈，地球气候正经历着以全球变暖为主要特征的变化，所以如今，减少二氧化碳等温室气体的排放刻不容缓。减少二氧化碳气体排放有很多技术手段，比如提高现有设备的燃烧效率，尽量少使用煤炭、汽油、天然气等化石燃料，利用风能，太阳能、水能、核能等枯竭能源，使用生物质燃料等。 对我国来说，在相当大的一段时期内，煤炭仍然是主要的能源，根据粗略统计，交通运输业是排放二氧化碳主要行业，大约占二氧化碳排放量的1/3.交通运输所排放的二氧化碳是由成千上万辆机动车产业的，这些二氧化碳很难被统一捕集。 水力发电厂是排放二氧化碳的最大行业。活力发电燃烧化石燃料厚排放的二氧化碳大约占全球人类活动排放的二氧化碳总量的24%。 除火力发电厂外，建材、陶瓷、水泥、玻璃、冶金以及化工等行业，也燃烧化石燃料，不过，排放量要小的多，科学家们目前研究的重点是对工厂排放量的二氧化碳进行捕集和分离，然后将其压缩成液体，输送到合适的地点，封存于地下。最新研究显示，未来50年内，深埋二氧化碳可能成为减少温室气体的重要方式。 如果我们充分认识了解，利用我们脚下的岩石结构，就可以把捕集的二氧化碳储存起来，在联合国政府气候变化专门委员会的评估报告里，就介绍了埋存二氧化碳的几种主要技术，包括注入衰竭气田，注入油气田提高采收率，注入海洋或陆地咸水层，注入深部不可开采煤层与可开采煤层，增加煤层气产量，还有一些其他方法，如注入玄武岩，油页岩及岩石洞穴等。 使用这些方法，都离不开对二氧化碳性质的了解，二氧化碳是一种无色、无味比空气重的气体，在标准状态下，密度是1.977g/升。在空气中，二氧化碳0.03%，档温度/压力高于31/74大气压时，二氧化碳处于超临界状态，密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，是一种很好的溶剂，它的溶解性，穿透性均超过水、乙醇和乙醚等溶剂，具有很强的溶解能力。 利用超临界萃取理论的原理，把二氧化碳注入到产量正在递减的油气里，可以提高油气产量，这是不少发达国家正在采用的技术。 从20世纪70年代开始，发达国家开始尝试把超临界二氧化碳流体萃取理论应用到石油工业，增加油气产量，并且取得了很好的效果，由于二氧化碳对烃类物质的萃取有自己的特点，超临界流体把原汽油中较重的碳氢化合物萃取出来后，这种液态混合物具有较好的流动性，容易流向生产井，进而被提到地表，在石油工业中，这种方法被称为二氧化碳驱油。 目前，比较成熟的处理技术是在距地面800米以及更深处进行二氧化碳的储存，在800米或更深的地方，地热梯度为2535/千米。压力梯度为10.5兆帕/千米，有力的二氧化碳处于超临界状态，他的浓度变化范围为440740kg/m，因此，在多孔和可渗透的储存岩层中，不需要特别的压力条件就可储存二氧化碳。 中国也在积极开展这个领域的研究与实验科技部支持开展的973项目温度气体提高石油采收率的资源利用及地下埋存，就是通过二氧化碳提高石油开采率并且实施地质封存的示范工程如今，这项工作已经取得了显著成效。 把二氧化碳注入地下深部咸水层，也是一种主要实现环境效益的措施，不过，由于没有其他经济补偿手段，注入成本昂贵。 研究表明，在层积盆地的咸水层封存二氧化碳的温度压力条件是深度必须大于800米，只有在这样的深度，才能达到二氧化碳的超临界压力。 尽管采用深部咸水层储存二氧化碳有着诸多限制，但深部咸水层储存二氧化碳有很大的潜力，目前，世界各地区正在进行估测咸水层封存二氧化碳容量的研究，比如在美国的陆地和加拿大阿尔伯塔盆地，欧洲西北部的海洋，澳大利亚东部海洋等。 在海等开展储存二氧化碳的实验也仍处于研究阶段，科学家发现，在深海注入的二氧化碳会与水形成一种化合物，体积膨胀四倍，在不同深度，当把二氧化碳释放到海水中时，会产生气泡，并在气泡外面形成一层固态的水化物，这层外壳限制了二氧化碳与海水接触，当海水深度大于2600米时，液态二氧化碳表面能形成稳定的水化物外壳，与动机池塘被冰水覆盖的现象类似。 科学家做了一个实验来显示在海底储存二氧化碳的过程，他们在一个7升的大烧杯中放入3.5升液态二氧化碳，在1h内，由于每个二氧化碳分子与6个水分子连接组成一种新的水化物颗粒，结果原来的二氧化碳体积增大，这些化合物就浸溢过水杯，留到外面了，不过，人们还不清楚二氧化碳对海洋生物的影响，也不知道搞浓度的水化物对深海环境会有怎样的影响？海洋生物又会发生什么反应？这些都有待于进一步研究。 煤层是富甲烷气体存储的岩层，一般情况下，每吨煤中会产生4.36.2m甲烷，所产生的甲烷集结在煤层中，吸附在煤的表面上。煤岩内部多微孔，具有吸附大量气体的能力。在煤层压力条件下，煤对甲烷的吸附为25标准m/顿，煤的年代越久远，含气量越多，不同种类的煤对甲烷的吸附情况不同，褐煤的吸附量最少，烟煤和无烟煤每吨可含有30m的煤层气。 其实，煤同样可以吸附二氧化碳，而且煤与二氧化碳的亲和力比甲烷大，在相同压力下，煤对二氧化碳的吸附量是甲烷的1.82.8倍，可是，被煤吸附的二氧化碳和甲烷的体积比有一个变化范围，从无烟煤的一倍到褐煤的10倍以上。 由于二氧化碳与煤的吸附力比甲烷大，把二氧化碳注入煤层，可以保持储存的压力并很快置放出甲烷。我们知道，引发煤矿发生瓦斯爆炸的主要是甲烷气体，既然二氧化碳可以把煤层中的甲烷气体置换出来，那么在较浅的煤层中通过置换反应将甲烷置换出来，既利用了这可分煤层气，同时可有效地避免发生瓦斯爆炸的危险，一举两得。 但是，据找资料知，这种处理方式并不可取，因为浅层煤最终是要被采掘的，在采掘过程中，煤层吸附的二氧化碳又会被从新释放出来，这是没有达到减少温室气体排放的目的。 为了得到深部的煤层气，也同时为了实现二氧化碳的永久储存，可以在深部注入二氧化碳，采集深部的甲烷。只不过，现在的研究对深层煤圈闭二氧化碳的机理以及二氧化碳可能与煤发生的反应等问题，尚缺乏研究，相关项目的开展还需要进一步的研究实验。 中国是煤炭资源大国，至少有33个市级以上的地址时代，有数量不等，质量各异的煤层沉积。对于煤层埋藏深度超过1800米以下的煤矿山，现有技术很难开采，所以，对于煤层埋藏太深，太薄以及不安全的地区，可作为注入二氧化碳提高煤田甲烷的候选基地。目前，中国已在山西沁水盆地开展了注入二氧化碳提高煤层气采收率的微型先导性实验，实验煤层的深度为472478米。 科学家还有一种设想，是把二氧化碳注入相关的岩体，例如玄武岩有很好的孔隙性，是一种低渗透率的岩石，并不适用于二氧化碳的储存，但科学家考虑这个问题时，想到了玄武岩的裂隙，当多孔隙性有渗透性和封闭性的低透性出现时，这些夹层可以分存二氧化碳，玄武岩比沉积岩更有潜力作为二氧化碳圈闭层，应为在适合的条件下注入的二氧化碳与玄武岩中的硅酸盐反应，有可能形成碳酸盐矿物。目前，人们关于这种类型储存地点的知识很有限，需要开展进一步的研究来评估发生在玄武岩中的二氧化碳矿化作用的范围与速度。 另一种技术是在油页岩与含沥青质页岩封存二氧化碳。油页岩的圈闭机理与煤层相同，都是把二氧化碳吸附在有机质上面，利用二氧化碳扩大页岩气的产量减低储层成本。油页岩与含气沥青质岩储存二氧化碳的