二氧化碳的回收與利用

王賀　吳秋穎

摘 要：我國(guó)化工業(yè)發(fā)展迅速，在生產(chǎn)效率提升的同時(shí)，生產(chǎn)排放的廢氣總量也不斷增加，其中二氧化碳是導(dǎo)致全球變暖的主要因素之一。對(duì)于化工生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，二氧化碳可以進(jìn)行回收重新利用，不但可以降低對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也可以提高資源利用效率。本文從技術(shù)角度出發(fā)，對(duì)二氧化碳的回收利用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：二氧化碳；回收利用；效益

中圖分類號(hào)：TQ116 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

對(duì)二氧化碳進(jìn)行回收利用，是貫徹節(jié)能減排以及資源循環(huán)利用理念的要點(diǎn)。想要提高二氧化碳回收利用效率，就需要結(jié)合其所具有的特征，從技術(shù)角度出發(fā)，分析回收、利用現(xiàn)狀與要求，選擇合適的技術(shù)，進(jìn)行有效分離、回收，最后選擇渠道進(jìn)行重新利用，提高資源利用效率。

一、二氧化碳分析

近年來(lái)大氣中二氧化碳含量不斷增加，大多為燃料燃燒后產(chǎn)生，不但會(huì)加劇溫室效應(yīng)，同時(shí)也會(huì)造成資源浪費(fèi)。對(duì)于二氧化碳來(lái)說(shuō)，可以采取有效的回收利用技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，將其重新應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，以及農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，提高資源利用效率，將節(jié)能降耗理念貫徹到底?，F(xiàn)在存在的二氧化碳回收利用技術(shù)比較多，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要結(jié)合化工生產(chǎn)具體情況，結(jié)合不同處理技術(shù)特點(diǎn)，提高回收利用效率。

二、二氧化碳回收技術(shù)分析

1 物理吸收技術(shù)

物理吸收技術(shù)的應(yīng)用，需要以低溫高壓條件為基礎(chǔ)，選擇水、聚酯類等作為吸收劑，二氧化碳在溶劑中溶解能力受壓力條件影響較大，這樣便可以通過(guò)改變反應(yīng)壓力條件，來(lái)達(dá)到二氧化碳分離脫除目的。此種方法應(yīng)用控制要點(diǎn)是選擇優(yōu)良的吸收劑，應(yīng)具有溶解度大、沸點(diǎn)高、無(wú)毒且穩(wěn)定等特點(diǎn)。常見(jiàn)物理吸收處理技術(shù)有聚乙二醇二甲醚法、碳酸丙烯脂法等，其中聚乙二醇二甲醚法所用吸收劑為聚乙烯乙二醇二甲酯，反應(yīng)條件溫度為261K；碳酸丙烯脂法所用吸收劑為碳酸丙烯脂，反應(yīng)條件壓力應(yīng)控制在1.3MPa以上，且可以同時(shí)脫除硫化氫，一般被用于脫除天然氣或者變換氣二氧化碳。

2 化學(xué)吸收技術(shù)

即利用原料氣與化學(xué)溶劑在吸收塔內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，加入的溶劑吸收二氧化碳，使其成為富液，然后進(jìn)入到解析塔加熱分解后出現(xiàn)二氧化碳，最后完成二氧化碳分離吸收目的。在應(yīng)用化學(xué)吸收技術(shù)分離回收二氧化碳時(shí)，需要重點(diǎn)控制吸收塔與解析塔壓力與溫度條件。對(duì)于化學(xué)吸收技術(shù)來(lái)說(shuō)，所選吸收劑對(duì)溶質(zhì)二氧化碳具有一定選擇性，且所選吸收劑應(yīng)具有高穩(wěn)定性，不易揮發(fā)，不會(huì)從氣體中引進(jìn)新雜質(zhì)，如常用碳酸鉀水溶液、乙醇胺類水溶液等。現(xiàn)在常用化學(xué)吸收方法有熱鉀堿法、有機(jī)胺法等，其中熱鉀堿法利用25%～30%熱碳酸鉀溶液吸收氣體內(nèi)所含二氧化碳，反應(yīng)為：K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3。

3 膜分離技術(shù)

通過(guò)利用聚合材料制成的薄膜，來(lái)對(duì)滲透率不同氣體進(jìn)行分離。選擇用膜分離法對(duì)二氧化碳進(jìn)行回收處理時(shí)，無(wú)論是選擇用哪種薄膜，均需要保證其具有較高的選擇性，同時(shí)二氧化碳具有高透過(guò)率?；どa(chǎn)中常用膜有醋酸纖維、聚苯醚以及乙基纖維素等，近年來(lái)逐漸涌現(xiàn)出更多新型膜材料，如聚苯氧改性膜、含二胺聚碳酸酯復(fù)合膜等，對(duì)二氧化碳具有更高的滲透性。與其他處理技術(shù)相比，膜分離法在實(shí)際應(yīng)用中操作更簡(jiǎn)單，且占地面積小、能耗低，一次性投資要求小，具有非常好的發(fā)展前景。

三、二氧化碳利用技術(shù)分析

1 農(nóng)業(yè)利用

二氧化碳為一種廉價(jià)的原料，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行分離回收后，可以將其應(yīng)用到將蔬菜、瓜果的保鮮，以及糧食的貯藏等。如將二氧化碳注入到現(xiàn)代化倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，可以有效避免糧食、蔬菜腐爛，延長(zhǎng)其保存期限。二氧化碳在此方面的應(yīng)用，原理即二氧化碳濃度高，蔬菜、糧食處于缺氧狀態(tài)，再加上二氧化碳具有的抑制作用，可以有效防止食品中細(xì)菌、蟲子以及霉菌的生長(zhǎng)，減少過(guò)氧化物的含量，提高食品的健康性。另外，還可以直接將適量的二氧化碳通入到溫室內(nèi)，將其作為氣體廢料，植物通過(guò)根部吸收，提高其光合作用效率，加快植物生長(zhǎng)速度，一定程度上縮短植物生長(zhǎng)周期，并增加產(chǎn)量。同時(shí)，二氧化碳還可以用于人工降雨，解決農(nóng)作物干旱問(wèn)題，即利用飛機(jī)在高空中噴灑固態(tài)二氧化碳，使得空氣中水蒸氣迅速冷凝，最終形成人工降雨，滿足農(nóng)作物灌溉要求。

2 化工利用

二氧化碳在化工業(yè)的利用技術(shù)已經(jīng)比較成熟，例如合成尿素、阿司匹林以及制造脂肪酸等，通過(guò)各項(xiàng)新型技術(shù)工藝的研究，具有更大的應(yīng)用前景。現(xiàn)在二氧化碳在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，可以合成天然氣、丙烯等低級(jí)烴類，以及合成高分子單體與二元、三元共聚等，生產(chǎn)高分子材料。例如，二氧化碳與甲烷反應(yīng)就可以生產(chǎn)富含一氧化碳的合成氣體，即：CO2+CH4→2CO+2H2，對(duì)天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制合成氣存在的氫過(guò)剩問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化?；蛘叨趸寂c甲醇反應(yīng)可生成碳酸二甲酯，其已經(jīng)成為現(xiàn)在綠色化工原料被廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)中。目前此類技術(shù)研究已經(jīng)突破了光催化法二氧化碳與甲醇直接合成碳酸二甲酯過(guò)程中光催化反應(yīng)器、光催化劑以及反應(yīng)產(chǎn)物分離問(wèn)題，提高了反應(yīng)物原理利用效率。

3 醫(yī)學(xué)利用

二氧化碳同時(shí)也是人體呼吸的有效刺激因素，通過(guò)刺激人體外化學(xué)感受器，可以促使呼吸中樞興奮。人長(zhǎng)時(shí)間吸入純氧，導(dǎo)致身體內(nèi)二氧化碳濃度過(guò)低，會(huì)出現(xiàn)呼吸停止危險(xiǎn)。這樣從臨床醫(yī)學(xué)角度分析，可以選擇利用5%二氧化碳+95%氧氣混合氣體作為一氧化碳中毒、休克以及堿中毒的治療。同時(shí)，二氧化碳也被廣泛的而應(yīng)用到低溫手術(shù)中。

結(jié)語(yǔ)

雖然伴隨著社會(huì)化工業(yè)發(fā)展速度的加快二氧化碳排放量不斷增加，但是其具有較高的利用價(jià)值，可以選擇合適的回收利用技術(shù)，提高氣體回收效率，然后將其應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，不但可以解決環(huán)境影響問(wèn)題，同時(shí)也可以提高資源利用效率。

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