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CO2回收技术与CO2有价转化技术的融合

为了能够以地球表面各种气体中所含的CO2为碳源,并将其转化为燃料和化工产品等有价物再加以利用,从而加速实现碳循环型社会,日本IHI公司提出了经济可行性的系统,融合CO2回收技术和有价转化技术。

前言

在全球脱碳潮流下,实现碳循环型社会已成为当务之急。以CO2为碳源,通过与氢气(H2)反应转化为各种有价物(碳氢化合物)的碳循环作为其方法之一而备受关注。IHI集团不仅开发CO2回收技术,还开发高效生产氢气的技术以及通过CO2与氢气反应将CO2转化为有价物的技术。通过这些技术的融合,最终有可能实现不以从地下开采的化石资源为碳源,而是利用地球表面现存碳源(生物质能源排放的CO2和大气中的CO2),从而实现不再增加大气中的CO2

将CO2转化为燃料甲烷(CH4)的甲烷化技术可产生作为城市燃气主要成分的甲烷气体,因而可以直接利用现有的生活基础设施(例如城市燃气网和家用燃气灶),并减少CO2排放。也就是说,普通家庭和工厂即使不引入特殊设备,也可以为减少CO2排放作出贡献。然而,众所周知,受CO2回收成本和氢气供应成本的影响,甲烷化成本明显高于天然气,需要采取降低成本的措施。因此,IHI提出了一种通过系统地融合CO2回收设备和有价转化设备(如甲烷化)来降低总体成本的方法。

此外,本文还将详细描述将CO2转化为低级烯烃(塑料原料)的技术(烯烃化)。低级烯烃具有2~4个碳原子相连(其中至少有一个是双键)的化学结构,具体包括作为许多主要基础化学品原料的乙烯、丙烯、丁烯等。塑料瓶、聚酯纤维、泡沫聚苯乙烯、合成橡胶等都是由这种低级烯烃生产的。通常,烯烃通过石脑油(轻质油)的分解产生,但通过使用CO2作为原料,可以制造低“碳足迹”(原材料和生产过程中产生的CO2排放量)塑料,有助于循环型社会的实现。

CO2回收技术和有价转化技术的融合

在众多的CO2回收技术中,化学吸收法是一种优秀的技术,其使用胺等碱性水溶液作为吸收液,利用化学吸收和释放反应从燃烧废气中回收CO2。具体而言,如CO2回收和有价转化融合流程图所示,发电厂的燃烧废气被吸入“吸收塔”,CO2与稀释的吸收液接触,废气中的CO2被选择性地吸入吸收液中;接着,将含有大量CO2的吸收液送入“放散塔”,通过加热将吸收液中的CO2分离为气体;然后进行冷却和压缩,可以回收99%以上的高纯度CO2。如CO2回收成本构成图所示,在该回收工序中,“从放散塔的吸收液中解离CO2所需的能源(可再生能源)的消耗”约占总成本的一半,对经济性产生很大影响。

为此,IHI开发了减少可再生能源利用的技术,并证实在中试工厂,可再生能源成本可以比传统工序降低40%左右。

单独使用CO2回收装置时,需要从外部系统获

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