捕碳用碳 化害為利

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南化集團(tuán)二氧化碳捕集新技術(shù)成功應(yīng)用于華能上海石洞口第二發(fā)電廠，每年可捕獲二氧化碳10萬噸，相當(dāng)于在上海種下500多萬棵樹。

□ 圖為南化集團(tuán)研究院氣體凈化所科研人員在進(jìn)行二氧化碳高效捕集試驗(yàn)。 陳斌 攝

二氧化碳在空氣中的含量為0.03%，正常情況下不會(huì)對(duì)人類造成危害，還是我們?nèi)粘Ｉ畹膸褪郑合奶旌鹊钠?、用于人工降雨的干冰、造船業(yè)的焊接保護(hù)氣等，都離不開二氧化碳。但是，隨著人類對(duì)能源需求的不斷加大，大量煤、石油等化石燃料被開采利用，排放出大量的二氧化碳，導(dǎo)致了氣候變暖，引發(fā)環(huán)境問題。

2011年，中國(guó)石化確定綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略，積極推進(jìn)二氧化碳的捕集、封存、利用前瞻性研究，科技主戰(zhàn)場(chǎng)上又將演繹出更多捕碳用碳的故事。

捕碳技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先

2010年，上海世博會(huì)召開之前，南化集團(tuán)研究院二氧化碳捕集新技術(shù)成功應(yīng)用于華能上海石洞口第二發(fā)電廠，每年可捕獲二氧化碳10萬噸，相當(dāng)于在上海種下了500多萬棵樹。

這項(xiàng)技術(shù)是怎樣實(shí)現(xiàn)捕碳的呢？南化集團(tuán)研究院氣體凈化所所長(zhǎng)助理、年輕的女博士江洋洋的介紹像放映了一部3D電影：黑色的煤粉借助鼓風(fēng)機(jī)飛進(jìn)爐堂，如禮花般絢麗綻放，巨大的熱能將遍布爐內(nèi)管道里的水迅速汽化，含有煙塵、二氧化碳、二氧化硫、氮化物的煙氣奪路而逃，順著粗大的煙囪壁一路攀援而上。在一個(gè)彎道處，它們先被引入煙塵處理系統(tǒng)，洗了個(gè)“淋浴”，去除大部分粉塵，再進(jìn)入二氧化碳捕集裝置，守候著它們的新型捕集溶劑好比一個(gè)強(qiáng)力電磁鐵，將其中的二氧化碳牢牢“吸住”，送進(jìn)“禁閉室”進(jìn)行壓縮液化，輸送到指定容器內(nèi)……

“火力發(fā)電廠是二氧化碳排放大戶，排放量約占總量的50%。”“全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者、院副總工程師毛松柏介紹，華能上海石洞口發(fā)電有限責(zé)任公司總裝機(jī)容量360萬千瓦，是上海市乃至華東地區(qū)的主力電廠，距離市中心33公里。該公司第二發(fā)電廠二氧化碳捕集項(xiàng)目2009年底建成投產(chǎn)，為全球最大的燃煤電廠二氧化碳捕集項(xiàng)目。二氧化碳捕獲率在80%以上，二氧化碳純度在99.6%以上。

同年6月，被國(guó)資委領(lǐng)導(dǎo)稱為“為推進(jìn)我國(guó)二氧化碳減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)邁出了重要一步”的華能北京熱電廠“燃煤電廠3000噸/年二氧化碳捕集裝置自主研發(fā)及工程示范”項(xiàng)目技術(shù)鑒定暨驗(yàn)收會(huì)在北京召開。這是國(guó)內(nèi)第一家，也是世界首個(gè)工業(yè)化應(yīng)用的燃煤電廠二氧化碳捕集示范工程。在一長(zhǎng)串鑒定暨驗(yàn)收委員會(huì)專家所在單位中，提供核心技術(shù)——低分壓（煙氣等）二氧化碳捕集新技術(shù)的南化集團(tuán)研究院，卻因?yàn)椤安皇且粋€(gè)系統(tǒng)”沒有被提及。幕后英雄們很坦然：“作為央企員工，我們默默地為國(guó)家作貢獻(xiàn)就很好?！?/p>

奉獻(xiàn)石化大顯身手

“我們?cè)洪_始研發(fā)二氧化碳捕集技術(shù)的初衷就是為了用碳?！泵砂卣f。貴州赤天化集團(tuán)有限公司有一套以天然氣為原料的30萬噸/年合成氨裝置。為了解決尿素生產(chǎn)中缺碳問題，曾建有一套采用MEA法捕集煙道氣中3000標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)二氧化碳裝置，建成投產(chǎn)后一直存在MEA氧化降解嚴(yán)重、蒸汽耗量高、設(shè)備腐蝕、二氧化碳產(chǎn)量低等問題。1999年1月，他們采用了南化集團(tuán)研究院研發(fā)的低分壓（煙氣等）二氧化碳捕集技術(shù)，由于溶液中添加了活性胺、高效抗氧劑和緩蝕劑，MEA降解損耗和蒸汽消耗明顯降低。經(jīng)過10多年運(yùn)行考察，二氧化碳產(chǎn)量完全達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并消除了設(shè)備腐蝕，生產(chǎn)操作穩(wěn)定。

50多年前就從事氣體凈化技術(shù)重點(diǎn)研究的南化集團(tuán)研究院，擁有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)的二氧化碳捕集技術(shù)，包括低供熱源變壓再生等催化熱鉀堿法新工藝、改良MDEA法脫碳技術(shù)、NHD等物理法凈化技術(shù)等，二氧化碳捕集技術(shù)已占據(jù)90%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額，應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的合成氣二氧化碳捕集不斷拓展到天然氣、煉廠氣、EO/EG循環(huán)氣、F-T合成循環(huán)氣、各種煙氣、高爐氣、窯氣等領(lǐng)域。低供熱源變壓再生等催化熱鉀堿法新工藝用于國(guó)內(nèi)70多套生產(chǎn)裝置。NHD法凈化技術(shù)應(yīng)用于50多套生產(chǎn)裝置。上世紀(jì)90年代初開發(fā)的多胺法（改良MDEA法）脫碳技術(shù)，已用于近200套生產(chǎn)裝置。

“我們所的二氧化碳捕集利用技術(shù)已獲得43項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，4項(xiàng)技術(shù)成果被列入‘八五’和‘九五’期間國(guó)家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃。獲省部級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)29項(xiàng)，其中國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)7項(xiàng)，全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)4項(xiàng)?！弊鳛槟暇┦泻徒K省氣體凈化新型溶劑工程技術(shù)研究中心的新成員，年輕的博士們提及前輩們?cè)诰G色低碳科研領(lǐng)域取得的突出成績(jī)倍感自豪。

南化研究院經(jīng)過近10年的努力研發(fā)成功的低分壓（煙氣等）二氧化碳捕集新技術(shù)，較傳統(tǒng)的MEA法蒸汽消耗下降20%以上，胺耗下降35%以上，二氧化碳增產(chǎn)25%以上，解決了胺降解和腐蝕問題，溶液不再頻繁更換，生產(chǎn)操作穩(wěn)定。該技術(shù)于2003年1月通過集團(tuán)公司組織的成果鑒定，擁有3項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，獲中國(guó)石化技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)等多項(xiàng)大獎(jiǎng)。

目前此項(xiàng)技術(shù)已在四川維尼侖廠、青海油田格爾木煉油廠、勝利電廠等30多家企業(yè)的天然氣鍋爐煙氣、燃煤鍋爐煙氣以及其他類型的煙氣二氧化碳捕集成功應(yīng)用，裝置的最大處理能力為11800標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)，從煙氣中捕集的高純度二氧化碳每年有100多萬噸，用于生產(chǎn)醋酸、甲醇、尿素及食品二氧化碳等，既保護(hù)了環(huán)境，又為用戶創(chuàng)造了數(shù)億元的直接經(jīng)濟(jì)效益和巨大的社會(huì)效益。

持續(xù)創(chuàng)新任重道遠(yuǎn)

“二氧化碳封存主要包括地質(zhì)封存、海洋封存、陸地生態(tài)系統(tǒng)封存、礦物封存等技術(shù)方法?？捎糜诘刭|(zhì)封存的有石油和天然氣儲(chǔ)層、深鹽沼池構(gòu)造和不可開采的煤層?！?月20日，在研究院氣體凈化所實(shí)驗(yàn)場(chǎng)一套標(biāo)有“煙氣二氧化碳捕集模試”的裝置里，值了一夜班、正忙著進(jìn)行高效二氧化碳捕集模擬試驗(yàn)的江洋洋，一邊和同事進(jìn)行系統(tǒng)置換，一邊介紹最新科研動(dòng)態(tài)。

集團(tuán)公司確定綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略后，研究院不斷致力于研發(fā)新型的大規(guī)模二氧化碳捕集技術(shù)，提高捕集過程的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性?！?009年，我院就承擔(dān)了國(guó)家‘863’計(jì)劃‘二氧化碳驅(qū)油提高石油采收率與封存關(guān)鍵技術(shù)研究’項(xiàng)目，負(fù)責(zé)開發(fā)高效、低耗、經(jīng)濟(jì)的二氧化碳分離技術(shù)，目前進(jìn)展順利。今年3月，我院作為課題承擔(dān)單位之一，成功申報(bào)了國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目‘大規(guī)模燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集、驅(qū)油及封存技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用示范’?！苯笱笳f。

同時(shí)，研究院積極開展了膜吸收技術(shù)、離子液體技術(shù)、新型胺基溶劑捕集技術(shù)等新型捕集技術(shù)的研究與開發(fā)工作。其中，膜吸收法二氧化碳捕集技術(shù)研究自2010年被列為江蘇省科技支撐計(jì)劃，離子液體法捕集二氧化碳技術(shù)2009年作為研究院前瞻性項(xiàng)目立項(xiàng)，目前正聯(lián)合上海石化研究院申請(qǐng)國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（‘973’計(jì)劃）。

□ 采用南化研究院低分壓CO2回收新技術(shù)，我國(guó)首座年捕集能力3000噸的燃煤電廠煙氣CO2捕集試驗(yàn)示范裝置在華能北京熱電廠建成投產(chǎn)。 陳斌 攝

成立剛兩年的研究院油田化學(xué)品研究所里，從事“二氧化碳泡沫封竄技術(shù)”研究的朱魁博士，一邊調(diào)試著手中的試驗(yàn)儀器，一邊介紹：“這項(xiàng)研究主要是解決二氧化碳驅(qū)油存在的介質(zhì)向周邊孔洞、縫隙逃逸，問題提高驅(qū)油效率，進(jìn)而提高二氧化碳利用的經(jīng)濟(jì)效益?！毖邪l(fā)計(jì)劃將在2013年完成。