二氧化碳利用的案例
綠色技術 | 新型二氧化碳化學鏈礦化利用CCUS技術
新型二氧化碳化學鏈礦化利用CCUS技術
該技術采用CO?化學鏈礦化利用技術路線，通過構建化學鏈反應，以專有的鹽溶液為載體，將工業尾氣中的二氧化碳和含鈣的工業固廢如電石渣、鋼渣或硅酸鹽礦石等原料，通過濕法間接礦化反應，將各種CO?濃度的工業廢氣在常溫常壓下快速完成礦化反應，CO?脫除率可達90%以上。同時得到具有經濟價值的微米級碳酸鈣（CaCO3）產品，鹽溶液則在過程中可循環利用。
該技術提供了大規模、低成本二氧化碳捕集利用與封存解決方案，實現二氧化碳減排、大宗固廢減量和資源循環利用，同時生成高附加值綠色碳酸鈣產品，可以廣泛應用在建筑、塑膠、造紙、涂料等行業，技術經濟性良好。
該技術已在某集團成功完成了全球首個火電廠CO?化學鏈礦化捕集利用技術1000噸/年研究與示范項目，經組織院士專家評價，達到國際領先水平。該技術在全球權威技術競賽XPRIZE Carbon Removal碳去除大賽中入圍全球TOP 60，成為全球礦化技術路線唯一入選的中國公司。
新型二氧化碳化學鏈礦化利用CCUS技術原理
技術價值
應用范圍：
該技術應用可適用于火電、鋼鐵、石化、水泥等行業，可為上述行業提供碳減排的技術解決方案。
解決痛點：
（1）解決了傳統的CO?礦化技術能耗高、經濟性差、實現工業化推廣應用的難題；
（2）該技術無需對CO?進行捕集提純，大幅簡化了流程，降低了投資和運營成本；
（3）該技術易于工業放大，單體項目可以處理百萬噸級以上的CO?。
展開 二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術中4種CO2運輸方式優缺點對比！
、利用與封存（CCUS）技術，用以回收較難用可再生能源替代部門的CO2排放。
Chem綜述：二氧化碳電化學還原在商業化方面的研究進展
如上所述，諸如人工造林之類的低成本方案雖然不適用二氧化碳集中排放的地方，但是其所依靠的光合作用原理對于我們設計一個利用二氧化碳的技術有一定的借鑒意義。例如，自然狀態下的光合作用是一個使用水作為質子來源，并且產生氧氣作為副產物的過程，如果我們可以設計一個類似的反應，可以確保不會破壞全球的生態，只是我們所設計的這個反應過程應當比自然界的光合作用更高效。
圖1: 二氧化碳轉化的幾類方法。
符合以上要求并且可以由可再生能源驅動的技術大概可以分為四類：1）光化學方法，2）生物化學方法，3）熱化學方法，以及4）電化學方法，如上圖1所示。與光合作用過程類似，光化學和光電化學轉化二氧化碳的方法也需要太陽能作為能量來源。這個方法的一個挑戰在于催化產物的收集，另一個挑戰則是其對于太陽能利用效率偏低。電力驅動的微生物轉化的方法則是一個多步的過程。電解水過程產生的氫氣使得二氧化碳的熱化學氫化得到最終產物成為可能，但是這個方法在氫氣壓縮和產物分離方面有能量損失。相比之下，電化學的方法可以在相對溫和的條件下高選擇性地將二氧化碳與水直接轉化為小分子產物，有效減少能量損失，但是電化學方法也存在系統穩定性以及對于雜質耐受性差等問題。
上述的四類方法各有其優勢，在降低大氣二氧化碳濃度的最終解決方案中都有其應用價值。比如，在有充足且廉價氫氣的情況下，熱化學方法更有優勢；光電化學方法在偏遠孤立且急需燃料供應的地方更有用處；而電化學的方法在電價低廉的情況下運營成本較低。然而，經過了十多年的發展，上述的技術仍舊沒有一項被產業化，這一方面也是由于現有的化石燃料仍舊相對充裕所導致。
2.二氧化碳電還原
二氧化碳電還原可以定義為一個利用電力將二氧化碳還原為含碳產物的過程。與光合作用類似，二氧化碳電還原中的電荷平衡時通過電子和質子傳輸來維持。
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其中，化學吸收法是最常見的一種，該方法可以通過投加具有選擇性的溶液，將二氧化碳分離出去，這些溶劑通常是胺類化合物，例如蒸汽生長的三乙醇胺（MEA）。
碳捕集的物理吸附法是指利用物理吸附原理，采用特定材料將二氧化碳等溫室氣體從大氣中或工業、能源等生產過程中分離出來的一種技術。與化學吸收法不同，物理吸附法是通過碳分子與特定吸附材料的相互作用力（如全息鍵、相互作用力等）來實現分離，不涉及化學反應，因此更適合對二氧化碳濃度較低的氣流進行處理。
常用的物理吸附材料包括活性炭、硅膠、分子篩等，這些材料通常具有多孔結構和大的表面積，使得其能夠更充分地與空氣中的二氧化碳發生相互作用，從而實現有效的分離。一般情況下，物理吸附法還需要借助其他技術手段，如壓縮、脫附等，對吸附后的二氧化碳進行處理，以實現回收和再利用。
相比于化學吸收法，物理吸附法在操作過程中更為簡單，不需要使用任何化學溶劑，且對能耗的要求較低，因此在某些場合下更具有優勢。不過同時也存在一些問題，如吸附材料的壽命較短、處理規模較小等，這些問題需要進一步加以解決。
碳捕集中的膜分離法是指利用特定的半透膜來實現分離，從而將二氧化碳等溫室氣體從大氣或生產過程中分離出來的一種技術。這些半透膜通常由聚酰胺、聚砜、聚氨酯、聚碳酸酯等材料制成，通過調整膜孔徑和厚度等參數，使得只有二氧化碳分子能夠通過膜孔進入膜內部，而其他氣體和雜質則被阻擋在膜外。
新型吸附法指的是近年來開發出的一系列與傳統吸附劑不同的新型吸附材料和方法。例如，利用金屬有機框架（MOF）材料制成的吸附劑，其具有高度可控的孔徑和表面積，因此可用于對低濃度二氧化碳的吸附和分離。另外，晶態多孔有機聚合物（POPs）也是一種新型吸附材料，其具有較高的吸附選擇性和容量。
展開 
CCUS碳捕集-二氧化碳捕集技術匯總
CCS（carbon capture and storage）即二氧化碳的捕集和封存技術，是將CO2從電廠等工業或其他排放源分離，經富集、壓縮并運輸到特定地點，注入儲層封存以實現被捕集的CO2與大氣長期分離的技術。在此技術基礎上發展出CCUS。
碳捕集、利用與封存技術（CCUS，Carbon Capture，Utilization and Storage）是將二氧化碳從化石燃料電廠或工業設施中捕集提純，然后通過運輸投入新的生產過程加以利用，最終實現有效封存二氧化碳的目的。它在捕集、運輸、長期封存三個環節基礎上增加了對二氧化碳利用的環節，目前主要利用方式包括提高采收率、食品級二氧化碳精制，以及其他工業利用方式。與CCS相比，CCUS可以將二氧化碳資源化，能產生經濟效益，更具有現實操作性。
簡單來說，CCUS技術即為將二氧化碳捕集起來，然后繼續再利用或者封存起來的技術。那么，二氧化碳的捕集技術有哪些呢？
1、化學吸收法
化學吸收法是指化學溶劑通過與CO2發生化學反應，對二氧化碳進行吸收，當外部條件如溫度發生或壓力改變時，使得反應逆向進行，從而達到二氧化碳的解析及吸收劑的循環再生的目的。二氧化碳捕集流程圖如下圖所示：
其基本過程為：煙氣在脫硫、脫硝后，經引風機從底部進入吸收塔，同時吸收液從吸收塔的頂部噴淋而下，煙氣和吸收液在吸收塔內接觸后發生反應。
展開 二氧化碳發電來了！全國產化！
以上是傳統套路，而只要將二氧化碳好好利用一番，就能不走尋常路
在當前節能減排的大背景下，全球范圍內電廠都在致力于提高效率。在蒸汽發電領域，提高蒸汽溫度有助于提升發電效率。不過一旦蒸汽溫度達到700攝氏度，二氧化碳循環將比現有的水蒸汽循環更有效率。
具體的做法就是將二氧化碳升壓、加熱，使其壓力和溫度超過一定限值，處于“超臨界”狀態，兼具氣體特性和液體特性。此時的二氧化碳體積比常溫常壓時的氣態有明顯減小，這樣一來，渦輪機的尺寸就可以減小。
昨天（12月8日），我國自主研發建造的國內首座大型二氧化碳循環發電試驗機組完成72小時試運行，在西安華能試驗基地正式投運。
剛剛投運的二氧化碳循環發電試驗機組，看上去比傳統的水蒸氣機組小了不少。它身體里流動的不再是水和蒸汽，而是二氧化碳。
循環利用二氧化碳驅動發電機發電，與傳統蒸汽發電相比具有三大優勢。
據華能西安熱工研究院董事長蘇立新介紹，一是體積小，同等裝機容量，二氧化碳發電機組體積只有蒸汽機組的1/25；二是效率高，在600℃溫度下，發電效率比蒸汽機組高3至5個百分點；三是污染小，采用二氧化碳機組的燃煤電廠，單位發電量碳排放強度可減少10%。
這臺由我國華能集團歷經7年自主研發制造的二氧化碳循環發電試驗機組，攻克了近千項技術難題，核心設備國產化率達到100%，申請專利超過400項。
展開 CCUS前沿研究-中國礦業大學陸詩建團隊：國能錦界電廠15萬噸/年二氧化碳捕集凈化項目研究與設計經驗
在2015年11月的巴黎氣候大會上，中國提出了二氧化碳減排目標，中國的二氧化碳排放量將在2030年達到峰值，單位GDP二氧化碳排放量將比2005年減少60-65%。2016年9月，中國在G20峰會上率先簽署了氣候變化《巴黎協定》，在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上提出中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。因此，減少二氧化碳排放已成為中國的一項重要發展戰略，國務院和各部委也出臺了一系列支持減排的政策。
在碳中和的背景下，CCUS作為碳中和的兜底技術，迎來了快速發展的窗口期。《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）-中國CCUS路徑研究》中，對CCUS進行了重新定位：CCUS是目前實現化石能源低碳化利用的唯一技術選擇，是碳中和目標下保持電力系統靈活性的主要技術手段。國能錦界電廠積極響應國家號召，進行了15萬噸/年燃煤機組CO2捕集與驅油封存CCUS項目建設與示范，發揮了央企社會責任，契合國家“雙碳”發展戰略。
圖文導讀
圖3 錦界電廠CO2捕集工藝原理圖
項目設計CO2捕集規模15萬噸/年，操作彈性為50%-110%，煙氣處理量為100000 Nm3/h，捕集率大于90%，產品氣純度＞99.5v%，設計再生能耗＜2.4G J/t CO2，實際運行能耗值為2.35G J/t CO2。
展開 潘繼平：『CCUS-EOR』管輸二氧化碳驅油與提高采收率問題研究| 國際石油經濟
未來中國基于二氧化碳管道運輸的CCUS-EOR發展空間廣闊、前景良好，對推進油氣增儲上產和實現碳中和將起到日益重要的作用。建議加快健全完善有關法律法規，構建開放競爭的產業管理機制；啟動全國二氧化碳驅油（氣）與埋存資源評價；制定中長期產業發展戰略規劃；加強技術攻關與創新，加快建立規范與標準；加大力度建設運營一批全流程重大示范項目；積極探索貫穿全產業鏈、全流程的靈活多樣的商業模式和運營模式；完善綠色金融政策，盡快出臺積極的經濟支持政策。
本文原載《國際石油經濟》期刊（2023-3），原題為《基于管道運輸的中國二氧化碳驅油提高采收率發展現狀與前景展望》，僅代表作者觀點，供諸讀者參考。
二氧化碳捕集利用和封存（CCUS）日益成為推進化石能源低碳利用、實現碳中和的兜底技術。其中，二氧化碳驅油提高采收率（CCUS-EOR）是中國推進油氣增儲上產、進行碳封存的戰略選擇，具有重要的經濟、社會和環境效益。國外經驗表明，管道輸送是大規模開展CCUS-EOR不可或缺的二氧化碳運輸方式。面對能源安全、碳中和的雙重戰略目標需求，中國迫切需要加快發展基于二氧化碳管道運輸的CCUS-EOR，推進油氣增儲上產，增強能源安全，實現碳減排，助力碳中和。
展開 全球首套千噸級二氧化碳加氫制汽油裝置開車成功
2022年3月4日，由中國科學院大連化學物理研究所和珠海市福沺能源科技有限公司聯合開發的全球首套1000噸/年二氧化碳加氫制汽油中試裝置，近日在山東鄒城工業園區開車成功，生產出符合國VI標準的清潔汽油產品。
二氧化碳加氫轉化制液體燃料和化學品，不僅可實現溫室氣體二氧化碳的資源化利用，還有利于可再生能源的儲運，同時也為解決國家能源安全問題、實現“雙碳”目標等提供新策略。
但是，二氧化碳的活化與選擇性轉化極具挑戰。國內外技術路線多集中于合成低碳化合物，若能利用該過程選擇性生產高附加值、高能量密度的烴類燃料，將為推進清潔低碳的能源革命提供全新路線。
展開 comsol注二氧化碳驅替瓦斯 ￥100
二氧化碳是造成溫室效應的主要原因，甲烷是煤礦生產的主要危害，同時又是一種新型的潔凈能源。然而我國煤層滲透率普遍較低，不利于甲烷的抽排，注入二氧化碳驅替甲烷可以顯著提高采收率。因此，從環保、安全和能源的角度來講，注入二氧化碳驅替煤層甲烷的開展具有重要意義。
基于 Darcy 滲流理論、Fick 擴散理論、擴展Langmuir 吸附理論以及氣體狀態方程，構建了氣體連續運動耦合方程，利用 Comsol Multiphysics 有限元數值模擬軟件進行了不同注氣壓力和不同滲透率條件下的注二氧化碳驅替甲烷數值模擬。數值模擬結果與實驗結果趨勢吻合，驅替效果良好。注氣壓力和滲透率顯著影響驅替效率，注氣壓力提高導致二氧化碳突破出氣口和置換完成的時間縮短；滲透率越低置換所需時間越長，驅替進展越緩慢。
展開 天然鉆石/人工鉆石，燒一燒都是二氧化碳
2018年，美國聯邦貿易委員會更改了已沿用60余年的鉆石定義，將“天然”二字從定義中刪除，官方公開承認鉆石無論是自然形成，還是人工生成，都是鉆石。 天然鉆石的市場確實撐不住了，這是今年鉆石價走勢，而且不僅一手市場跌得明顯，二手市場鉆石價更是低到讓你無法接受，可能還不及原價的百分之一，等于買到手里就砸手里
如果你不信可以去附近當鋪問問，或者在網上賣一下試試。
千萬不要去品牌商的柜臺，因為他們一毛錢都不會出。鉆石值多少錢，不是你買它的時候花多少錢，而是你賣它的時候值多少錢。
那有人說，你說的這一切，只能說明鉆石不值錢，但我結婚時，是為愛消費，即便它只值1000，我也愿意花十萬去買，因為鉆石是世界公認最堅硬的天然物質，代表愛情的永恒！
那么，最堅硬，就能代表永恒嗎？就能一顆永流傳嗎？
它雖然硬，但脆啊，受沖擊時已損壞，而且高溫下還會燃燒。
你看金啊，到1000度以后，大不了融化了，成為液態黃金，但還是金啊，溫度降低后又變回固態黃金。但鉆石呢，1000度就變成二氧化碳飛走了，再也不會回來了，不信我給你試試。
基于錢包厚度，買了塊原石，沒有打磨很不純凈的，和十萬塊錢的鉆石比化學成分完全一樣，就是雜質多了點，湊合燒。
燒了2分鐘，變化不大，給它周圍增加點兒氧氣濃度，助助燃。就剩這么一點了，不燒了，突然不忍心燒它了。
結婚要買鉆石嗎？這個世界有人發明規則，有人就心甘情愿地在規則里，那么你呢？
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二氧化碳人工合成淀粉需要幾步？看這里→
中國科學家成功構建從二氧化碳人工合成淀粉僅需11步反應的途徑！
在中國科學院天津工業生物技術研究所實驗室，科研人員展示人工合成淀粉樣品。
9月23日，中科院召開新聞發布會宣布，中國科學院天津工業生物技術研究所在淀粉人工合成方面取得突破性進展，在國際上首次實現二氧化碳到淀粉的從頭合成。相關成果北京時間24日由國際知名學術期刊《科學》在線發表。
目前，淀粉主要由玉米等農作物通過自然光合作用固定二氧化碳生產，合成與積累涉及約60步代謝反應以及復雜的生理調控，理論能量轉化效率僅為2%左右。農作物種植通常需較長周期，并使用大量土地、淡水等資源和肥料、農藥等農業生產資料。
中國科學院天津工生所研究團隊，采用一種類似“搭積木”的方式，從頭設計出11步主反應的非自然二氧化碳固定與人工合成淀粉新途徑，在實驗室中首次實現從二氧化碳到淀粉分子的全合成。核磁共振等檢測發現，人工合成淀粉分子與天然淀粉分子的結構組成一致。
天津工生所聯合中科院大連化學物理研究所，利用化學催化劑將高濃度二氧化碳在高密度氫能作用下還原成碳一化合物，然后通過設計構建碳一聚合新酶，依據化學聚糖反應原理將碳一化合物聚合成碳三化合物，最后通過生物途徑優化，將碳三化合物聚合成碳六化合物，再進一步合成直鏈和支鏈淀粉。
實驗室初步測試顯示，人工合成淀粉的效率約為傳統農業生產淀粉的8.5倍。按照目前技術參數推算，在能量供給充足條件下，理論上1立方米大小的生物反應器年產淀粉量相當于5畝土地玉米種植的淀粉年平均產量。
相關成果使淀粉生產的傳統農業種植模式向工業車間生產模式轉變成為可能，并為二氧化碳原料合成復雜分子提供了新技術路線。
展開 二氧化碳永久封存于海底沉積物“不是夢”
將二氧化碳永久封存于海底沉積物?科學家最近一項基于物理模型的數值研究，為推動這一夢想從理論變成現實邁出了堅實一步。
北京大學工學院院長張東曉課題組4日在美國《科學》雜志子刊《科學進展》上發表論文，介紹了二氧化碳地質埋存方面的最新成果。
二氧化碳地質埋存是通過技術手段將二氧化碳封存于地下，阻止其排放到大氣中，被認為是目前降低溫室氣體含量、緩解溫室效應的重要手段之一。二氧化碳常規埋存選址包括深部咸水層、廢棄油氣田以及深部的煤層。盡管這些埋存方式具有很好的應用前景，但由于二氧化碳在地層中會出現上浮狀況，因此依舊存在泄漏風險。多國科學家的目光“瞄”向了深海沉積物。
近年來，張東曉課題組對二氧化碳注入海底沉積物中的長期演化過程在計算機中展開數值研究，并評估了“封存”效果。
研究發現，在高壓、低溫環境中，液態二氧化碳的高密度會引起呈下沉狀態的“負浮力”，再加上二氧化碳與水反應生成二氧化碳水合物并阻塞流動通道，可以對二氧化碳在地層中的上浮情況起到很好的阻礙作用，從而實現二氧化碳安全、穩定、永久的封存。另一方面，用該方法封存的二氧化碳不會與海水接觸，避免了常規深海二氧化碳封存可能引起的對海洋生態環境的負面影響。
“這項物理模型的數值研究證實，將二氧化碳封存到深海沉積物中不是一個夢。”張東曉表示，此研究為二氧化碳地質埋存提供了除陸地之外的一個新的解決方案，將可埋存地點擴大到了廣闊的海洋沉積物，對未來全球二氧化碳減排及埋存選擇具有重要意義和應用前景。
張東曉介紹，由于深海地質埋存所需的作業設施類似于海域天然氣水合物(可燃冰)開采所使用的半潛式海上平臺，而且二氧化碳的注入有利于可燃冰
文章來源：新華網
展開 教程(三）煤層中二氧化碳地質封存案例
教程(三）煤層中二氧化碳地質封存案例
焦炭燒損控制措施與二氧化碳的炭熔反應
（7）控制焦炭成熟度控制
相對較低的焦炭成熟度，充分利用干熄爐預存室的燜爐效果，在保證焦炭質量的前提下，降低煉焦工序能耗是可行的，但由于揮發分的析出，卻會對干熄焦系統帶來一定影響。焦炭燒損率的增加就是影響之一，為此有必要在降低煉焦工序能耗和減少焦炭燒損率之間尋找平衡點。干熄焦系統設計裝焦溫度為 950～1050℃，考慮測溫的偏差等因素，焦餅中心溫度應控制在 1000℃以上。
通過上述治理措施，會部分減少焦炭的燒損，但是要達到控制焦炭燒損，還是不能解決主要問題。我們認為，在系統設備運行、操作以及工藝指標控制等正常的情況下，焦炭燒損的反應主要還是與二氧化碳的炭熔反應，即 C + CO2 = 2CO。
在氣體循環過程中，由于焦炭揮發分的不斷析出和空氣導入量增加，造成循環氣體中 CO 及CO2 含量逐漸升高，CO 經過燃燒也轉化為 CO2，由于二氧化碳相對來講是惰性氣體，故造成循環系統中二氧化碳的逐漸升高。
C02 與焦炭在高溫下也會發生反應，下表列出了不同溫度下 C02 反應的吉布斯自由能。C02 反應的吉布斯自由能在 730℃時為-6.6kJ／mol，即在此溫度下就可以與焦炭自發進行反應。在干熄焦的生產運行過程中，循環氣體從干熄爐底部進入，與自上而下的熾熱焦炭進行逆流接觸和換熱，在此過程中當溫度達到 730℃以上時，C02 就會與熾熱的 C 反應生成 CO，造成焦炭質量的燒損，隨著溫度的升高，反應會逐漸劇烈。而正常生產時，干熄焦循環氣體中 C02 體積百分比很大，因此該反應是影響干熄焦炭燒損的重要因素。
根據以上分析，為從根本上減少焦炭的燒損，必須降低循環氣體中二氧化碳的含量，控制燒損在可控范圍內，是必須采取的重要措施。降低循環氣體中二氧化碳的含量可以采取多種手段，譬如變壓吸附法、本菲爾法、有機胺吸收法等。
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