对温室气体Co2的治理

1、对温室气体C02的治理方式化工院化学工程与工艺12-7班雷海涛学号：201210037171商要：今天，全球气候变暖己经影响到了我们的现实生活：巨大自然灾害频繁，气候变化异常，该冷的时候不冷，该热的时候不热。虽然导致温室效应的 气体有很多种，但二氧化碳被认为是导致全球气候变暖的罪魁祸首，围绕消除这 种气体的解决方案层出不穷，究竟哪个可以作为正解？。Abstract: today, the global climate wanning has affected oui real life: huge frequent natuial calamities, climate change anom

2、aly, tliis cold not cold, the heat without heat. Although greeiiliouse gases have a lot of kinds, but carbon dioxide is recognized as a leadmg cause global warming culprit, around eliminate the gas solutions emerge m endlessly； what can be used as positive solutions?关键词：co”温室气体，气候变化，节能减排，碳捕捉温室气体指的是大

3、气中能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射 的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。它们的作用是使地球表 面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用。这种温室气 体使地球变得更温暖的影响称为温室效应。人类活动成因的、其中主要为工业释 放的C02温室性气体己经导致大气中总碳荷载急剧增大。在过去的42万年中, 全球大气中U( C02 )平均只在小范围内变化(180 10- 6 280 10- 6 ); 但自从工业革命以来，U ( C02 )己快速上升至37 10- 6 o尽管这种增加所 带来的长期影响仍在讨论之中，但地球表层的温室性气体因吸收热量而导致全 球气温上升己得到

4、了普遍认同。在20世纪90年代全球人类每年释放的C02 量约为270亿t ,按这种发展趋势，到2100年，全球的C02年排放量将达到约 770亿t,大气中U ( C02 )平均将达到约750 10- 6,全球温度将升高广3. 58bCo由此可能引起的严重全球环境问题，正成为全世界各国政府及科学家密切 关注的研究课题。科学家预测，今后在大气中二氧化碳每增加一倍，全球平均气温将上升 1.5C4.5C,而两极地区的气温升幅要比平均值高3倍左右。研充表明，从 地球上无数烟囱、汽车排气管排出的二氧化碳约有50%留在大气里，而二氧化 碳所产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63%,且在大气中的存留期

5、长，最长可达到200年。COe存储方式分成4种 通过化学反应将CO。转化成固体无机碳酸盐 工业 直接应用或作为多种含碳化学品的生产原料注入海洋10 0 0 m深处以下注 入地下岩层最后一种方式最具潜力这个过程涉及许多在石油和天然气开采和 制造业中研发和普遍应用的技术如用泵向井下注入C 02并通过在井底部的凿 孔或筛子使C。2进入岩层此外CO 2回注油田可以提高采油率在煤层中注 入CO 2可以回收煤层气这个过程也就是通常所说的强化采油EO R和强 化采煤层气ECBM 5二氧化碳用于增产石油和煤层气开发既能利用乂可大 规模封存是公认的近中期二氧化碳最重要封存方式。“人造树”的构想拉科涅尔教授的这个

6、想法早在2003年就产生了。他认为，解决电站排放的 二氧化碳相对容易一些，可以使用碳捕存(CCS)等技术。而解决来自汽车和飞 机等交通工具的尾气问题是一个现代技术文明的重要难题，直接从大气中吸收 二氧化碳非常复杂。植物是地球上吸收二氧化碳的主要工具，可以利用植物的原 理来回收二氧化碳。根据拉科涅尔的设计，如果将25万个高90米的“人造树” 安置在地球上用来吸收大气中的二氧化碳，每年能消除220亿吨温室气体，这 样可解决因二氧化碳剧增而导致的全球气温变暖问题。“人造树”的工作原理简 单，很像植物的光合作用：它利用化学反应将空气中的二氧化碳吸收储存，但 不能像植物那样释放氧气。“人造树”顶部设有众

7、多二氧化碳捕集器，单个捕 集器一年就能吸收约25吨二氧化碳，捕集器中装有吸收二氧化碳的化学物质。 每过一段时间，人们要通过化学反应将所吸收的二氧化碳提取出来，然后进行 处理。碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,简称CCS)是指将大型发 电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以 避免其排放到大气中的一种技术。CCS技术包括二氧化碳捕集、运输以及封存 三个环节，它可以使单位发电碳排放减少85%至90%o二氧化碳的捕集方式主要 有三种：燃烧前捕集(Pr e-combus t ion)、富氧燃烧(Oxy-fue 1 combustion)

8、和燃烧后捕集(Post-combustion)无论哪种捕集方法，简而言之是将燃煤发电 厂产生的气体收集起来，经过脱硫、氮氧化物等等制备后，将二氧化碳分离并收 集起来。如果利用化学反应来吸收二氧化碳，具有初中文化程度的人都会想到用碱 性物质来吸收，比如石灰、烧碱和苏打。不要以为大家知道的东西就没有开发 价值，加拿大卡尔加里大学的环境科学家大卫-凯斯就利用大家知道的化学反 应发明了一台二氧化碳吸收机。这台吸收机的主体是一个5米高的竖塔，其中 有一个气泵用来吸收空气。竖塔中的喷淋装置不断向泵入的空气喷洒烧碱(氢氧 化钠)溶液的液滴，它能吸收二氧化碳气体。在发生反应后，将产生碳酸钠溶 液。通过加入熟石

9、灰(氧化钙)，氢氧化钠可以被置换出来再次利用。美国亚利桑那州图森市的全球研充技术公司开发出一种薄膜滤气机，他们 认为这个方案比凯斯的方案更有效。按照该公司总裁艾伦怀特的说法，一台10 平方米的滤气机每年可吸收1000吨二氧化碳。照此规模，100万台这样的装 置每年就能吸收10亿吨的二氧化碳，能够有效地减少大气中二氧化碳的含量。 而且该公司深信，当他们大规模推广应用这种新装置时，也会导致其价格下降。 这家公司采用的技术是美国哥伦比亚大学克劳斯莱克纳教授开发的。二氧化碳 滤气机也是一个塔状装置，其主体是安装在一些金属板上的离子交换薄膜。被 吸入的二氧化碳含量高的空气在通过滤气机中的二氧化碳收集器时

10、，离子交换 膜捕捉到空气中的部分二氧化碳分子，并将其吸附在薄膜上，同时排出净化后 的二氧化碳含量低的空气。然后，通过改变滤气机内空气湿度，滤气机将二氧 化碳从薄膜上分离下来，然后进入二氧化碳再生器，高浓度的二氧化碳可以用 于培育海藻或制造化肥。然而，莱克纳的这项发明也引来不少争议，有人认为 这种机器造价太高；也有人认为这些滤气机在吸收温室气体的同时也将消耗大 量的能源。海底储存C0深层海洋中的C02含量 0. 1 kg/m3,而其溶解度约为40 kg/m3o 1990年联合国政府间气候变化委员会估计海洋中可储存的无机碳总量为 3.8X1013t,人类活动每年释放的CO：为6X109t ,海底提

11、供了贮存CO：的 无限空间。在深度500 m的深海中，温度约为10C,压力约为50个大气 压，在此条件下CO：为液态。在3 000 m深度时，C0：的密度大于水，因此 会沉入海底，直到溶解。将CO：排入3 000m以下的深度，可以在海底形成 一个永久存在的湖。然而现有的管道铺设技术还不能将CO：输送到如此的深度。 如果碳下沉的不够深，那么C0：会不断的返回大气层。地面储存C0/德国设想将C0/制成巨大的干冰球存放在地面，在废弃的露 天煤矿上用钢筋水泥建造直径400m的球体，外面附以2m厚的玻璃棉保温层， 将CO,制成干冰后装入球体内密封。每个球体能够容纳5X108tC02 o每年制造 两个干冰

12、球即可储存德国C0i排放量的10%。这种技术存在的问题是消耗能量过 高，固化一个发电厂的CO：需消耗该电厂发电量的一半。因此，为社会提供 同样多电能发电厂的数目需增加一倍。其次，贮存的C0：即使在封闭条件下也 会逐渐挥发，800年中会挥发掉一半，4000年中将挥发殆尽。C0：可以贮存在深部海底地层和海水中。C0。的性质使之非常适于海洋处置。 因为在水下500 m深处水温10 bC左右时，压力约为5 MPa,此时C0能变成液 态;在3 000 m以下，C0：因密度大于海水而沉入海底，从而相当安全地保存起 来。况且海洋贮存CO：的潜力很大，据IEA预测海洋贮存C0：的潜力超过32 000亿to在深

13、层海洋中,Q ( C02 ) 0. 1 kg / m3,而其溶解度约为40 kg/ 3 m o全球气候变暖固然与石化燃料能源的过度开采利用有直接关系，但是引起 气候变化的原因很多。大气污染物积累增多，致使大气成分发生改变;大气成分的 改变,引起大气幅射平衡，从而引起地球上气候的变化。就大气二氧化碳浓度的 增高而论，还与绿色植物吸碳量减少，改变碳循环自然规律有很大关系。据估计, 地球上每年有近百亿吨的碳被绿化植物的光合作用从大气固定下来。近儿十年来, 由于森林的过度砍伐、植被的破坏，绿色植物吸碳量大为减少，自然生态系统也 遭受破坏。因此，大搞植树造林，绿化大地的目的就不言而喻。它不仅能吸收二 氧化碳、调节气候，而且能防风固沙、保持水土，稳定整个生态系统，还能提 供大量生物质能源和木材，经济效益也很高。由此可见，遵循自然规律，保护生态 环境，走可持续性发展道路，才能从根本上应对气候变化的挑战。参考文献：【1】费维扬，艾宁，陈健.温室气体C02的捕集和分离一分离技术面 临的挑战与机遇J.化工进展，2005. 24 ( 4) : 1-4.【2】李春鞠，顾国维.温室效应与二氧化碳的控制J.大气污染防 治，