【正文】 大氣中二氧化碳的濃度增加會導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”，溫室效應(yīng)是全球性的環(huán)境污染問題，它的產(chǎn)生是由于每年礦物燃燒、森林被伐等一系列人與自然的不協(xié)調(diào)活動所釋放出的大約80億噸～90億噸的碳，以二氧化碳的形式進入大氣層，所形成的二氧化碳氣層很像溫室的玻璃，能使太陽輻射到地球表面，但會攔截一部分地球表面輻射到太空中的熱量，從而使地表和低層大氣溫度升高。我國氣象局的一項權(quán)威研究表明：在過去的一百多年中，℃～℃，如果不加以有效控制，℃。全球氣溫變暖會給社會和經(jīng)濟帶來嚴(yán)重影響，地球是一個整體，生態(tài)與環(huán)境相互牽連，地表溫度過高很可能導(dǎo)致整個碳循環(huán)的化學(xué)組成和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生重大變化，從而引起冰山融化、海平面劇烈升高、四季混沌，使人類陷入一片災(zāi)難之中。同時，在一些有人參加的系統(tǒng)中，%會對人的健康不利(人在二氧化碳含量為1%環(huán)境中1小時，會休克)，因此諸多因素，二氧化碳的危害性引起了入們的極大警覺[8]。 二氧化碳的直接應(yīng)用：a. 利用CO2作為水處理的離子交換劑，制備出的二氧化碳作為再生液，可用來代替常規(guī)的酸堿再生離子交換。b. 利用二氧化碳作為氣體保護氣，自動焊接，可高效節(jié)能。此項技術(shù)發(fā)達國家推廣較多，我國尚少。c. 油田驅(qū)油。在己開發(fā)的油田區(qū)，將二氧化碳壓于地下，可使巖石縫內(nèi)剩余的石油開采出來，提高采油率約15%并將CO2深埋于地下，減少污染。d. 二氧化碳氣肥。將二氧化碳制成固體物料，它能緩放氣體。利用人工光合作用吸收二氧化碳可促進農(nóng)作物的生長發(fā)育，提高產(chǎn)量，尤其在大棚栽培中，二氧化碳含量不足的場合更能發(fā)揮作用。e. 利用CO2超臨界萃取。可實現(xiàn)下列過程:(1 )從各種植物中提取香料；(2 )從咖啡豆中提取咖啡因；(3 )從煙葉中萃取尼古??；(4 )從大豆、菜籽、向日葵等植物中提取高級食用油，它有希望發(fā)展成為一項全新的油脂制造技術(shù)。超臨界萃取是利用流體在超臨界狀態(tài)下對物質(zhì)具有選擇性溶解能力的特性，進行無毒、無味地分離，分離效率較高。但是目前研究最多、最廣泛的還是二氧化碳的轉(zhuǎn)化、固定。二氧化碳作為資源可在農(nóng)業(yè)、輕工、機械、化工等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用： 二氧化碳的用途及應(yīng)用領(lǐng)域[8]領(lǐng)域用途工業(yè)化工原料，碳資源，氣體保護焊，鑄造成型，石油開采，超臨界萃取，半導(dǎo)體生產(chǎn)和CO2激光器農(nóng)業(yè)光合作用，糧食儲存食品食品及果蔬氣調(diào)儲存，飲料醫(yī)藥工業(yè)醫(yī)療器械滅菌，低溫貯運藥品，血漿，低溫手術(shù)其他消防器材，快速冷卻，冷凍干燥，吹塑成型冷卻，廢塑料冷脆回收，爆破，地基加固，堿性廢液中和為了更好的利用二氧化碳，減少環(huán)境污染、減緩能源不足，就必須找到一種有效的吸收方法，伴隨著能源危機，世界各國科學(xué)家更加致力于碳科學(xué)的開發(fā)和研究，提出了物理吸收法、膜吸收法、O2/CO2燃燒(空氣分離/排氣循環(huán)法)等方法，下面簡單加以介紹[2]：利用吸收量隨壓力變化而使二氧化碳分離的變壓吸附法(簡稱PSA法，其中有脫除二氧化碳的古老方法一加壓水洗法)、利用吸收量隨溫度變化而使氣體分離的變溫吸附法(簡稱TS法)，二者又合稱PTSA法。碳酸丙稀酯脫碳工藝：又稱Fluor法，由Fluor公司開發(fā)，1964年工業(yè)化。丙稀酯對二氧化碳、H2S等酸性氣體有較大的溶解能力，并且具有溶解熱小、粘度低、蒸氣壓極低等特點，在通常的操作壓力下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，無毒害，對碳鋼及其它大多數(shù)結(jié)構(gòu)材料無腐蝕作用，是吸收二氧化碳的一種較好溶劑。但具有腐蝕性，能耗較高。低溫甲醇洗法：稱Rectisol法，為冷甲醇工藝，由林德和魯奇(Lindeamp。Lurgi) 50年代聯(lián)合開發(fā)的，1954年于南非工業(yè)化。利用低溫下甲醇的優(yōu)良特性脫除二氧化碳、硫化物以及氰化物、輕烴物質(zhì)，1964年林德公司又設(shè)計了低溫甲醇洗串液氮洗的聯(lián)合裝置，用以脫除變換氣中的二氧化碳和H2S及微量的CO，CH4，以制取合成氨所需的高純度氫氣，凈化氣中CO210 ppm，幾乎不含硫化物。70年代以煤碳和渣油為原料的大型氨廠，大部分采用此方法。目前運行或在建的Rectisol裝置超過70套。由于原料氣操作壓力不同，對分離產(chǎn)品的需要也不同，因而低溫甲醇洗有各種不同的流程。低溫甲醉洗串液氮洗的凈化流程具有很大的優(yōu)越性，但對設(shè)備管道低溫材質(zhì)要求高、流程復(fù)雜、投資費用大及有毒性，給操作和維修帶來困難。Selexol是一種聚乙醇二甲醚的同系化合物的混合物，Selexol工藝被認為是目前能耗最低的脫碳工藝，由Alied Chemical公司開發(fā)，現(xiàn)歸屬Norton公司。這種溶液具有穩(wěn)定性好、無毒、無腐蝕、不降解、不揮發(fā)等優(yōu)點。該工藝尤其適用于處理氣化和轉(zhuǎn)化裝置來的合成氣。其吸收率為97%，回收率為80%左右。Selexol工藝流程描述如下:吸收塔底的富液經(jīng)水力透平回收能量后進入循環(huán)閃蒸罐，釋放出具有較小溶解度的氣體HNCO%的二氧化碳溶液進入空氣汽提塔前需進行真空閃蒸，以排出緩后可回收的少量二氧化碳，同時也釋放出雜質(zhì)氣體。脫除并回收二氧化碳后在汽提塔中溶液與塔底進入的空氣逆流接觸進行汽提再生，空氣與汽提出的CO2一起排入大氣，汽提塔底部的再生溶液冷卻后返回吸收塔頂部循環(huán)使用[2]。包括氣體分離膜技術(shù)和氣體吸收膜技術(shù)。氣體分離膜技術(shù)是基于氣體在膜中溶解和擴散而實現(xiàn)的，分離過程的動力是兩側(cè)氣體分壓的差別，但效果不佳，耗能過大。氣體吸收膜技術(shù)是綜合了膜分離技術(shù)(設(shè)備緊湊)和胺液吸收技術(shù)(高選擇技術(shù))的膜分離技術(shù)。混合氣體沿膜的一側(cè)流入，待分離組分(如二氧化碳)通過充滿在膜的微孔中的氣體向另一側(cè)擴散時，被吸收液吸收，效果較好，但成本較高。又稱O2/CO2燃燒法：美國ANL開發(fā)的一種從鍋爐排氣中回收二氧化碳的新方法，該法用空氣分離獲得的O2和一部分鍋爐排氣循環(huán)氣構(gòu)成的混合天然氣體代替空氣作燃料燃燒時的氧化劑，以提高燃料排氣時二氧化碳濃度。此法節(jié)約能耗，但效果一般[2]。化學(xué)吸收法是利用二氧化碳和吸收液之間的化學(xué)反應(yīng)將二氧化碳從排氣中分離出來的方法。最初，一些學(xué)者在用氨水、熱鉀堿溶液吸收二氧化碳方面作了許多工作，對于純氨水吸收二氧化碳的速度、低碳化度熱堿和有機胺催化熱堿吸收二氧化碳的速度的近似解和胺類活化熱鉀堿脫碳溶液氣一液平衡都作了深入研究。在上述研究的基礎(chǔ)上，大家發(fā)現(xiàn)利用有機胺作二氧化碳的吸收劑，是較好的方法。熱鉀堿法：此法包括一個在加壓下的吸收階段和一個常壓下再生階段，吸收溫度等于或接近再生溫度。采用冷的支路，特別具有支路的兩段再生流程可以得到高的再生效率，從而使凈化尾氣中二氧化碳的分壓很低。本菲爾法:是在熱鉀堿法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，用此法可以有效地把二氧化碳脫除到1%2%?！案牧急痉茽柗ā笔窃谔妓徕浫芤褐屑尤牖罨瘎蕴岣叨趸嫉奈账俾什⒔档腿芤罕砻娑趸计胶饽芰?。胺吸收法：以胺類化合物吸收二氧化碳方法，與其它方法相比具有吸收量大、吸收效果好、成本低、洗滌劑可循環(huán)再使用并能回收到高純產(chǎn)品的特點而得到廣泛應(yīng)用[2]。煤的氣流床氣化即煤（通常為粉煤或水煤漿）與空氣、富氧或純氧（視不同情況加或不加蒸汽）進行部分氧化反應(yīng)，制備以CO、H2為主要成份的氣態(tài)產(chǎn)物。工藝氣離開燃燒室進入激冷室，穿過激冷水層洗去氣體中絕大部分炭黑。并經(jīng)洗滌水和工藝?yán)淠合礈烊A帶的炭黑送入一氧化碳變換爐。一氧化碳在高溫及催化劑的作用下與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二氧化碳和氫氣(CO+H2OCO2+H2)。在適宜的溫度和催化劑的條件下使變換爐出口氣體中CO≤% 整個流程有6座塔、20個換熱器、13臺泵和1臺壓縮機。 來自一氧化碳變換裝置的變換氣，在40℃、 MPa的狀態(tài)下進入低溫甲醇洗裝置，流量為223655 Nm3/h（222211 Kg/h），與來自循環(huán)氣壓縮機C1601經(jīng)E1602冷卻后的循環(huán)氣進行混合。由于低溫甲醇洗裝置是在62℃的低溫條件下操作的，為了防止變換氣中的飽和水份在冷卻過程中結(jié)冰，在混合氣體進入原料氣冷卻器E1601之前，向其中噴入1047 Kg/h貧甲醇，然后再進入E1601與本裝置及來自液氮洗裝置的三種低溫成品物料氣提尾氣、℃。冷凝下來的水與甲醇形成混合物，冰點降低，從而不會出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象。甲醇水混合物與氣體一起進入甲醇水混合物分離器V1601進行氣液分離，氣體進入甲醇洗滌塔T1601底部，而分離下來的甲醇水混合物送往甲醇/水分離塔T1605進行甲醇水分離。在E1601處CO2產(chǎn)品氣進出口之間均設(shè)有旁路，通過調(diào)整旁路閥的開度，可以根據(jù)需要控制進入T1601的氣體的溫度。甲醇洗滌塔T1601分為上塔和下塔兩部分，共四段，上塔三段，下塔一段。下塔主要是用來脫除H2S和COS等硫化物的，來自V1601的原料氣首先進入T1601的下塔，被自上而下的甲醇溶液進行洗滌， ppm以下，然后氣體進入上塔進一步脫除CO2。由于H2S和COS等硫化物在甲醇中的溶解度比CO2高，而且在原料氣中H2S和COS等硫化物的含量比CO2低得多，為了使出下塔的甲醇溶液由于吸收熱而造成的溫升減小至最低，僅用出上塔底部吸收了CO2的甲醇溶液總量的50%來作為吸收劑，此部分甲醇溶液（228244 Kg/h）吸收了硫化物后從塔底排出，依次經(jīng)過CO2/富甲醇換熱器E161洗滌塔底富甲醇換熱器E160含硫甲醇氨冷器E1603，分別與來自CO2解吸塔T1602的CO2產(chǎn)品氣、來自閃蒸甲醇槽V1607經(jīng)2甲醇富液泵P1602A/B送出的甲醇、液氨進行換熱，℃℃、℃、℃。上塔主要是用來脫除原料氣中的CO2的。經(jīng)下塔脫除硫化物后的原料氣通過升氣管進入T1601上塔。由于CO2在甲醇中的溶解度比H2S和COS等硫化物小，且原料氣中的CO2含量很高，所以上塔的洗滌甲醇流量比下塔的洗滌甲醇流量大。吸收CO2后放出的溶解熱會導(dǎo)致甲醇溶液的溫度上升，為了充分利用甲醇溶液的吸收能力，減少吸收甲醇流量，在設(shè)計上采取了分段取出冷卻的方法。甲醇吸收CO2所產(chǎn)生的溶解熱一部分轉(zhuǎn)化為下游甲醇溶液的溫升，℃的液氨蒸發(fā)制冷而移出?！嫦逻M入T1601的頂部，其流量為254071Kg/h（%,水含量≤%），℃℃，℃后進入上塔中段繼續(xù)吸收CO2；℃，℃后進入上塔的第三段進一步吸收CO2，℃后出上塔；出上塔的甲醇溶液總量的50%進入下塔作為洗滌劑，剩余部分（228244 Kg/h）依次經(jīng)過合成氣/富甲醇換熱器E161洗滌塔底富甲醇換熱器E160無硫甲醇氨冷器E1604，分別與來自液氮洗冷的合成氣、來自閃蒸甲醇槽V1607經(jīng)2甲醇富液泵P1602A/B送出的甲醇、液氨進行換熱，℃℃、℃、℃， MP