一种CO2利用途径的模拟计算和效益分析.doc

一种CO2利用新途径的模拟计算和效益分析 ——通过高温煤气化工艺转化为CO 司忠业 张庆辉 李濛濛 唐杰 张翔 朱子彬 摘要：CO2作为全球温室气体的主要成分之一，排放量越来越大，针对CO2难处理、难利用的特点，本文提出了一种新的CO2的利用途径，即采用CO2取代水蒸气作为气化剂通过煤气化过程生产CO，实验验证了动力学可行性，并ASPEN Plus进行了热力学可行性的验证从而建立了CO2零排放的生产模型，并进行了效益分析。 关键词：煤气化；CO2减排；CO制备；零排放生产系统模型 increase rapidly. With berried of elimination and utilization, the article propose a new utilization of carbon dioxide, that is, replacing evaporation by carbon dioxide to generate carbon monoxide via process of coal gasification, and validate the visibility of new technology from dynamics via experiment. Certify the visibility of thermodynamics by using ASPEN Plus. Finally found the model of zero emission of carbon dioxide and analysis the benefits. Key words: coal gasification; reduction of carbon dioxide emission; carbon monoxide generation；CO2 zero-discharge production model 引言 随着工业生产的迅速发展和人们对化石燃料的极度依赖，使得CO2的排放量日益增加，产生温室效应。据世界气象组织（WMO）与联合国环境规划署（UNEP）建立的政府间气候变化专家委员会（IPCC）在2007年的第4次评估报告[1]，CO2作为最重要的人为温室气体，在1970至2004年期间排放量已经增加了大约80%，从210亿吨增加到380亿吨，在2004年已占到人为温室气体排放总量的77%。据《IPCC排放情景特别报告》（SRES，2000）公布的数据曲线估计，在2000年至2030年间能源利用过程的CO2排放将增加40%~110%。UNEP指出，如果不对CO2及其它温室气体排放采取限制措施，那么气候变暖每年将给全球带来严重的经济损失。 1．二氧化碳的减排现状 国际能源总署指出大规模地捕集和埋存CO2为当前解决CO2排放的环境问题的有效途径。目前，最具潜力应用最为深入的减量手段即为CO2捕集、封存和再利用技术。 （１）CO2的捕集 以物理方法（吸附法、吸收法、低温法、膜系统法）或化学方法（水合物法）捕获CO2。通常意义下的CO2捕集是产生CO2液体。加工成近乎是纯的CO2浓缩液，用于运输和储存。现有的CO2捕集系统主要有种。 大气中的CO2可以通过陆地生态系统中的植物微生物和土壤以及海洋生态系统中的浮游生物吸收，但是生物固碳的效果十分有限。更为有效的方法是将固定排放点产生的CO2通过收集储存于海洋、油井和煤层中，从而减少CO2向大气中的人为排放量，即CO2储存技术。截止目前，最为理想的CO2储存场所主要有海洋封存和地质封存，如枯竭或开采到后期的油、气田和不可采的贫瘠煤层。 海洋封存是将捕获的CO2直接注入深海（深度在1000米以上），大部分CO2在这里将与大气隔若干世纪。目前，挪威国家石油公司开发出一种可以将二氧化碳注入深海的技术，成功地将公司每年回收的2800吨二氧化碳随海水注入约800米深的砂石岩中。但二氧化碳注入海底并非那么容易，德国波茨坦环境研究所的海尔德称，太平洋是一个不密封的存贮区，因此存贮时间不会持续过长。将来，这种方法可能会使海水变酸，殃及海底微生物。 地质封存主要涉及到三种地质构造：石油和天然气储层、深盐沼池构造和不可开采的煤层。CO2的地质封存都将CO2压缩液注入地下岩石构造中。含流体或曾经含流体的多空岩石构造都是潜在的封存CO2地点的选择对象。目前国际上，将CO2注入附近气藏增加气体采收率（EGR）进行地质储存已经有商业应用[2]。该技术[3]已被充分了解，然而，由于诸如沿岸与沿海、储层深度和封存构造的地质特点、高昂成本等因素是这项技术的一个负面因素。如果采了化石燃料用于能源产生，则会转而产生额外的CO2，因此产生的能量价格上升将危及其拥有的能源密集工业的竞争力，而且，原