二氧化碳的捕集与封存技术

863计划资源环境技术领域重点项目“二氧化碳的捕集与封存技术”课题申请指南一、指南说明全球气候变暖已成为国际热点问题，二氧化碳因具有温室效应被 普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因之一如何减少二氧化碳排 放，降低大气中二氧化碳浓度，是人类面临的共同难题研究开发具 有我国自主知识产权的、经济高效的二氧化碳捕集与封存技术，推动 二氧化碳减排，对于实现我国社会经济可持续发展和营造良好的国际 环境具有重要意义本项目针对二氧化碳减排的迫切需求，瞄准国际技术前沿，研发 吸附、吸收等二氧化碳捕集技术，探索二氧化碳封存技术，为我国二 氧化碳减排提供科技支撑，项目下设3个课题二、指南内容课题一、二氧化碳的吸收法捕集技术研究目标：研发先进实用的CO2高效吸收溶剂、吸收塔填料以及新型高效吸 收分离设备和分离技术，发展CO2吸收分离过程模拟和集成优化新 技术，通过关键技术的突破，着重研究解决CO2捕集的高能耗和高 费用问题，进行中间试验并进行技术经济与风险评价，形成具有自主 知识产权的吸收法捕集CO2的技术方案研究内容：（1） 新型高效吸收溶剂的研制针对燃煤电厂等工业的CO2排放源，采用分子模拟、分子设计 和实验研究相结合的方法开发高性能、低能耗和低腐蚀性的化学、物 理及化学物理耦合吸收溶剂。

测定其中CO2的吸收溶解度和吸收-解 吸动力学，建立相应的溶解度和动力学模型，研究吸收性能和溶剂分 子结构的定量关系，根据不同气体情况研制和优化溶剂体系，并进行 硫、碳一体化脱除、以及膜一吸收耦合等新技术的探索性研究2） 特大型吸收设备强化和过程优化通过先进的实验测量技术、计算流体力学模拟和实验相结合的方 法，研究特大型分离设备强化的途径研制高效吸收塔填料等塔内构 件；发展CO2吸收分离过程模拟优化技术，研究节能降耗的新流程， 继而形成吸收法捕集CO2的集成技术方案及开发平台进行中间试 验，获取工艺和能耗数据，进行技术经济与风险评价主要考核指标：（1）针对燃煤电厂等工业的CO2排放源，研发1~2项具有自主 知识产权的、国际先进水平的高效吸收溶剂2) 研发1~2项具有自主知识产权的、国际先进水平的高效吸收塔填料3 )通过过程模拟优化和中间实验，形成1~2种具有自主知识 产权的吸收法捕集CO2的新技术4 )中间试验规模和指标：常压(1bar)，试验规模为吸收塔径＞200mm，气体处理量Z60 万标准立方米/年,对溶剂的指标要求是在气体含8 -15%的CO2的 情况下对CO2的循环吸收量＞50 ~ 60克/升；中高压(＞20bar)，试验规模为吸收塔径＞60mm，气体处理量 ＞60万标准立方米/年对溶剂的指标要求是在气体含30 ~ 40%CO2 的情况下对CO2的吸收量＞37 ~ 50克/升；试验总体技术经济指标为：CO2捕集率＞90%, CO2的捕集成 本比现有吸收技术的可比成本下降20%以上。

5)申请发明专利2~3项课题实施年限：2008年5月至2010年12月本课题国拨专项经费控制额不超过700万元，要求承担单位自 筹或配套研究经费不少于350万元课题二、二氧化碳的吸附法捕集技术研究标：研究开发高效节能的CO2吸附材料，发展CO2吸附分离过程模 拟和优化新技术通过关键技术的突破着重解决CO2捕集的高能耗 和高费用问题，进行中间试验并进行技术经济与风险评价，形成具有 自主知识产权的吸附法捕集CO2的技术方案研究内容：（1）新型高效吸附材料的制备筛选和基础物性研究针对燃煤电厂等工业过程产生的气体中CO2的捕集问题，通过 分子模拟、分子设计和实验研究相结合的方法，研究和开发具有高选 择性、高吸附容量、低解吸能耗的新型吸附分离材料测定CO2在 吸附材料中的吸附基础物性数据，阐明吸附材料结构与其吸附分离 CO2性能的内在相关性，为吸附分离整体过程设计提供依据，并最终 确立高性能低成本的吸附材料体系2）吸附分离过程优化技术研究优化设计CO2吸附分离过程的工艺流程，建立实验室规模和中 间实验装置，研究确定低操作能耗的工艺参数；开发流程模拟程序并 优化分离过程;在确立吸附材料结构和性能与关键设备适配性的基础 上，建立从吸附剂研制到吸附塔设计优化的技术平台，形成吸附法捕 集CO2的集成新技术。

进行中间试验，进行相关的技术经济可行性 评价主要考核指标：(1) 针对燃煤电厂等工业过程产生的含CO2气体，开发1~2项 具有自主知识产权的、国际先进水平的新型高效吸附剂2) 通过过程模拟优化和中间实验，形成变压或变温耦合吸附/ 脱附的CO2捕集集成新技术3) 中间试验规模和指标为：常压(1bar)，气体处理量＞20万标准立方米/年，对吸附剂的 指标要求是在气体含8~15%CO2的情况下对CO2的吸附量＞ 0.035~0.066克/克；试验总体技术经济指标为：CO2的捕获率＞90%，捕集成本比现 有吸附技术的可比成本下降20%以上4 )申请发明专利2~3项课题实施年限：2008年5月至2010年12月本课题国拨专项经费控制额不超过600万元，要求承担单位自筹或配套研究经费不少于300万元课题三、二氧化碳的封存技术研究目标：针对温室气体二氧化碳减排的迫切需求，对陆地或海底地质咸水 层的CO2封存技术进行研究瞄准国夕卜发展的最新动向，研发具有 自主知识产权的先进实用的CO2封存技术通过关键技术突破，发 展适合我国地质条件的低成本、实用性CO2封存技术研究内容：（1）咸水层封存能力评价技术研究CO2封存条件下温度、压力等物理参数、流体化学组成、 骨架岩石的矿物组成（包括新生矿物），以及地球化学作用过程（包 括溶解和缓冲、矿物沉淀过程）对于固碳（碳捕获）的影响机制，发 展咸水层介质CO2封存能力的评价技术。

2 ）咸水层CO2封存体的安全性评价技术研究咸水层地下水循环属性对于封存安全性的影响研究不同沉 积类型盖层的力学性质及其对封存体封闭性的影响通过岩石力学实 验和模拟，研究CO2封存体的水文地质结构对高压突破的影响及盖 层破坏机理与过程开发封存压力影响下毛细作用对CO2扩散影响 的模拟和评价技术研究咸水层渗透性及边界条件对CO2运移的影 响3）咸水层CO2封存效果的监测技术研究超临界态CO2、水和烃等多相流体在低pH值的酸性环境 中与介质作用机理，开发多相多场耦合模拟技术，研究封存效果与环 境安全性评价指标，开发CO2封存环境安全性的示踪、监测与探测 技术主要考核指标：（1） 开发一套可用于咸水层CO2地质封存物理模拟研究的实验 装置和封存效果监测评价的分析测试流程2） 开发一套可用于咸水层CO2地质封存条件下超临界CO2、 咸水与岩石相互作用及CO2在咸水层内运移模拟的数值模拟系统3） 开展咸水层CO2封存技术现场试验研究；试验需有注入与 观测井，封存地质条件超过 CO2的临界点即温度＞31C、压 力＞74bar，CO2注入量＞100吨，在观测井中可检测到回归CO24 ）申请发明专利2~3项。

课题实施年限：2008年5月至2010年12月。