二氧化碳捕集、封存和利用技术PDF电子书下载

第1章 温室效应和CO2排放控制状况 1

1.1 温室效应及其对环境的影响 1

1.1.1 温室效应与温室气体 1

1.1.2 温室效应的影响 2

1.2 CO2排放状况 4

1.2.1 全球CO2排放 4

1.2.2 电力、工业和交通运输行业的CO2排放情况 4

1.2.3 各国CO2排放情况 5

1.2.4 温室效应和CO2排放 6

1.2.5 减缓CO2排放与国际合作 6

1.3 CO2排放控制技术 8

1.3.1 可再生能源技术 9

1.3.2 先进发电技术 11

1.3.3 节能技术 14

1.4 CO2捕集与封存技术 15

1.4.1 CO2捕集技术 16

1.4.2 CO2封存技术 23

1.4.3 CCS技术发展现状 27

1.5 国际合作和清洁发展机制 28

1.5.1 清洁发展机制的基本概念 28

1.5.2 我国CDM项目概况 29

参考文献 31

第2章 CO2吸收分离技术 32

2.1 CO2吸收分离原理 32

2.1.1 引言 32

2.1.2 CO2物理吸收分离原理 32

2.1.3 CO2化学吸收分离原理 35

2.2 CO2化学吸收分离关键技术 39

2.2.1 典型CO2化学吸收分离工艺系统 39

2.2.2 CO2化学吸收分离的关键技术 40

2.2.3 典型化学吸收技术 44

2.3 CO2化学吸收分离工艺设计 47

2.3.1 收集基础资料，明确设计目标 47

2.3.2 吸收剂种类和浓度比选 48

2.3.3 物料平衡计算 50

2.3.4 填料吸收塔和解吸塔设计 53

2.4 CO2化学吸收工业应用 58

2.4.1 国外应用状况 59

2.4.2 国内应用状况 62

2.5 CO2物理吸收分离技术 65

参考文献 68

第3章 CO2吸附分离技术 69

3.1 吸附分离原理 69

3.1.1 吸附技术背景 69

3.1.2 吸附机理 69

3.2 吸附分离CO2技术 72

3.2.1 吸附分离基本原理 72

3.2.2 变温吸附法 73

3.2.3 变压吸附法 73

3.2.4 CO2吸附剂 74

3.3 吸附工艺 82

3.3.1 固定床 82

3.3.2 流化床 82

3.3.3 移动床 83

3.4 CO2吸附工业应用 83

3.4.1 变压吸附（PSA） 83

3.4.2 低压变压吸附（VPSA） 84

参考文献 85

第4章 CO2膜分离和膜吸收技术 87

4.1 CO2膜分离原理 87

4.1.1 膜及膜分离的概念 87

4.1.2 气体膜分离原理 88

4.2 CO2膜分离材料 93

4.2.1 气体分离膜材料 93

4.2.2 气体分离膜材料的评价 95

4.3 CO2膜分离工艺设计 98

4.3.1 膜分离器 98

4.3.2 系统及工艺流程 99

4.3.3 促进传递膜 102

4.4 CO2膜分离工业应用 104

4.4.1 天然气脱酸性气体 104

4.4.2 生物气（沼气）脱除CO2 105

4.4.3 油田气脱除CO2 105

4.5 CO2膜吸收技术和工艺设计 106

4.5.1 中空纤维膜接触器 107

4.5.2 CO2在中空膜接触器中的传质 107

4.5.3 CO2膜吸收法的工艺设计 110

参考文献 115

第5章 富氧燃烧技术 117

5.1 富氧燃烧技术的基本原理与类型 117

5.1.1 富氧燃烧的技术背景 117

5.1.2 富氧燃烧技术的基本原理与特点 118

5.1.3 富氧燃烧技术的主要类型 119

5.1.4 富氧燃烧技术的经济性分析 120

5.2 空气分离制氧技术 121

5.2.1 制氧技术概述 121

5.2.2 深度冷冻技术 121

5.2.3 变压吸附（PSA）技术 123

5.2.4 膜法富氧技术 123

5.2.5 离子输运膜技术（ITM） 124

5.3 煤粉锅炉富氧燃烧技术 124

5.3.1 系统简述 124

5.3.2 煤粉在O2/CO2气氛下的燃烧与污染物排放特性 125

5.3.3 富氧煤粉燃烧器的设计特点 126

5.3.4 富氧燃烧锅炉的设计与传热特点 127

5.3.5 烟气再循环系统 128

5.3.6 煤粉制备与锅炉辅机 131

5.3.7 氧气与烟气的混合 132

5.4 循环流化床锅炉富氧燃烧技术 133

5.4.1 循环流化床空气燃煤锅炉的炉膛设计特点 133

5.4.2 循环流化床富氧燃煤锅炉的炉膛设计特点 134

5.4.3 循环流化床富氧燃煤锅炉的主要特点 134

5.5 增压富氧燃煤流化床锅炉整体化发电技术 135

5.5.1 常压富氧燃烧与捕集CO2系统的分析 135

5.5.2 增压富氧燃烧与捕集CO2整体发电系统 135

5.6 氧气与空气混合富氧燃烧技术 137

5.6.1 技术背景 137

5.6.2 烟气中CO2的分离与捕集 137

5.6.3 主要优点 138

5.7 蒸汽调温的富氧燃烧技术 138

5.7.1 基本原理与系统 138

5.7.2 主要技术特点 139

参考文献 140

第6章 化学链燃烧技术 141

6.1 化学链燃烧原理 141

6.2 化学链燃烧关键问题 142

6.2.1 氧载体的制备及其反应性 142

6.2.2 化学链燃烧反应器的设计和运行 146

6.2.3 化学链燃烧系统集成优化及系统分析 148

6.3 其他化学链循环系统的研究 152

6.3.1 化学链重整 152

6.3.2 太阳能—金属氧化物碳热还原 155

6.3.3 太阳能驱动的水分解研究 155

参考文献 155

第7章 燃烧前控制CO2排放的动力系统 161

7.1 CO2分离过程理论基础 161

7.1.1 理论基础 161

7.1.2 不同CO2分离方式的能量利用对比 163

7.2 IGCC系统CO2分离 166

7.2.1 IGCC系统 166

7.2.2 IGCC系统中CO2分离技术 166

7.3 控制CO2排放的多联产系统 168

7.3.1 控制CO2分离的煤基甲醇多联产系统 168

7.3.2 零能耗分离CO2的双燃料制氢多功能系统 177

7.4 控制CO2分离的IGCC能源动力系统 183

7.4.1 内外燃煤一体化联合循环发电系统 183

7.4.2 控制CO2排放的双循环IGCC系统 188

参考文献 191

第8章 CO2输送技术 194

8.1 CO2的输送方式 194

8.1.1 罐车运输 194

8.1.2 船舶运输 195

8.1.3 管道运输 196

8.2 CO2管道输送原理及其他相关问题 196

8.2.1 CO2管道输送原理 196

8.2.2 CO2管道输送关键技术 198

8.2.3 其他相关问题 198

8.3 CO2管道输送系统设计 200

8.3.1 管道设计 200

8.3.2 CO2管道输送系统的压缩方案 201

8.4 CO2输送系统工业应用 203

参考文献 207

第9章 CO2采油 208

9.1 CO2采油的基本原理 208

9.1.1 CO2混相驱与非混相驱 208

9.1.2 CO2采油机理 210

9.1.3 CO2采油的影响因素 212

9.2 沥青质沉积对原油／水界面张力的影响 219

9.2.1 原油／水界面张力的测定 219

9.2.2 沥青质沉积对原油／水界面张力的影响 219

9.3 CO2／水／岩石的相互作用 221

9.3.1 CO2与水、岩石作用对地层渗透率的影响 221

9.3.2 CO2与水、岩石作用对结垢的影响 223

9.4 CO2采油技术及发展趋势 224

9.4.1 CO2采油技术 224

9.4.2 CO2采油在国外的发展 224

9.4.3 CO2采油在国内的发展 230

9.4.4 CO2采油发展趋势 230

参考文献 231

第10章 CO2置换法开发天然气水合物 233

10.1 甲烷和CO2水合物的性质 234

10.2 CO2置换法开发天然气水合物中甲烷的热力学 236

10.2.1 置换反应的相平衡实验 236

10.2.2 水合物相平衡计算模型 242

10.2.3 CO2-CH4体系生成水合物的V-H相平衡计算 247

10.2.4 CO2水合物和CH4水合物的分解／生成热 247

10.3 置换反应的化学平衡 248

10.4 置换反应的动力学 248

10.4.1 置换反应的动力学实验 248

10.4.2 置换反应过程的机理 251

10.4.3 置换反应过程的强化方法研究 251

10.4.4 置换反应的动力学模型和计算 253

参考文献 256

第11章 CO2封存及固定利用 261

11.1 CO2油气藏封存 261

11.1.1 CO2在枯竭油气藏的封存 261

11.1.2 CO2在原油开采中的封存 263

11.1.3 油气藏封存CO2的影响因素 263

11.2 咸水层封存 265

11.2.1 概述 265

11.2.2 CO2深部咸水层封存机制 266

11.2.3 数值模拟方法在CO2封存中的应用 269

11.2.4 CO2封存和监测 272

11.2.5 咸水层封存CO2实例 274

11.3 CO2化学固定 276

11.3.1 CO2的工业利用 276

11.3.2 矿物碳酸化固定 279

11.4 CO2生物固定 284

11.4.1 森林固定 285

11.4.2 微生物固定 287

参考文献 291