第1章 概述 1
1.1 温室效应对生态环境的负面影响及发展趋势 1
1.1.1 温室效应 1
1.1.2 温室效应对生态环境的负面影响 2
1.1.3 温室气体增长的态势 3
1.2 《京都议定书》带来的挑战和机遇 4
1.2.1 《京都议定书》 4
1.2.2 减排机制 5
1.2.3 控制温室气体的国际动态 5
1.2.4 面临《京都议定书》的挑战与机遇 6
1.3 中国的能源利用与温室气体排放 7
1.4 联合履约的经济和环境效益 9
1.5 二氧化碳的处置现状 10
1.5.1 生物技术 10
1.5.2 能源革新 11
1.5.3 二氧化碳的收集 12
1.5.4 二氧化碳的地质储存 13
1.5.5 二氧化碳的海洋储存 14
1.5.6 二氧化碳处置的安全性 15
参考文献 16
第2章 二氧化碳的分离方法 18
2.1 液相吸收法 18
2.1.1 物理吸收法 18
2.1.2 化学吸收法 21
2.1.3 物理化学吸收法 29
2.2 变压吸附法 30
2.2.1 吸附的类型及其应用 30
2.2.2 变压吸附的基本原理和工艺过程 31
2.2.3 变压吸附二氧化碳的装置流程和适用条件 32
2.2.4 应用实例 33
2.2.5 变压吸附二氧化碳的工艺特点 34
2.3 化学循环燃烧 34
2.3.1 化学循环燃烧工艺 35
2.3.2 载氧体 35
2.4 空气分离／烟气再循环法 37
2.4.1 空气分离／烟气再循环技术的提出 37
2.4.2 空气分离／烟气再循环技术特点 39
2.4.3 尚待解决的问题 40
2.5 膜分离法 41
2.5.1 膜法分离二氧化碳的原理及其工艺流程 41
2.5.2 膜材料 41
2.5.3 膜材料的改性 43
2.5.4 国外酸性气体二氧化碳分离膜的研究 44
2.5.5 国内酸性气体二氧化碳分离膜的研究 45
2.5.6 膜组件 46
2.5.7 气体膜分离技术分离酸性气体二氧化碳的发展前景 46
2.6 低温液化分离法 46
2.6.1 低温液化分离二氧化碳流程 47
2.6.2 两种流程的性能比较 48
2.7 新型可回收烟道气二氧化碳的能源系统 48
2.7.1 天然气和烟气三重整反应原理 49
2.7.2 新型可回收烟道气二氧化碳的多联产能源系统 50
2.7.3 新型可回收二氧化碳的多联产能源系统的初步分析 51
2.7.4 尚需解决的关键性科学问题 53
参考文献 53
第3章 主要排放源的二氧化碳减排 57
3.1 中国二氧化碳排放源现状分析 57
3.1.1 能源和工业排放源 57
3.1.2 计算二氧化碳排放源存在的不确定性 58
3.2 火电厂的二氧化碳减排 59
3.2.1 提高热力发电的效率 59
3.2.2 采用先进的发电技术 60
3.2.3 火电厂二氧化碳的减排 61
3.2.4 减排二氧化碳时的系统设计 61
3.2.5 各系统减排二氧化碳的性能分析 64
3.2.6 各系统减排二氧化碳的经济性分析 65
3.3 水泥厂二氧化碳的减排 68
3.3.1 水泥生产过程的二氧化碳排放量 68
3.3.2 减排二氧化碳的措施 69
3.3.3 2008～2012年中国水泥产量预测和二氧化碳减排潜力分析 72
3.4 钢铁厂二氧化碳的减排 74
3.4.1 钢铁企业的生产过程 74
3.4.2 钢铁工业二氧化碳的排放现状 75
3.4.3 二氧化碳排放影响因素分析 77
3.4.4 钢铁工业CO2减排的主要措施 77
3.4.5 应用太阳能减少炼铁过程中二氧化碳的排放 79
3.5 工业锅炉二氧化碳的减排 82
3.5.1 工业锅炉能源浪费的主要表现 83
3.5.2 影响工业锅炉能耗偏高的因素 83
3.5.3 工业锅炉的节能减排技术 85
3.6 农村户用沼气工程建设对二氧化碳减排的贡献 86
3.6.1 中国农村生活能源消费及户用沼气的发展 86
3.6.2 中国农村户用沼气建设对减排二氧化碳的贡献 88
3.7 交通运输业的二氧化碳减排 90
3.7.1 公路运输业能源消耗现状 91
3.7.2 制约我国公路运输节能降耗的主要因素 91
3.7.3 公路运输节能降耗的主要途径 92
3.7.4 公路运输节能降耗的对策措施 97
参考文献 98
第4章 二氧化碳的封存 100
4.1 二氧化碳封存技术 100
4.1.1 二氧化碳封存技术 100
4.1.2 国外二氧化碳封存项目的研发进展 101
4.1.3 二氧化碳封存的环境和安全性分析 103
4.2 二氧化碳的生态封存 104
4.2.1 森林碳汇 104
4.2.2 湿地碳汇 107
4.2.3 城市园林绿地的生态环境效应 108
4.2.4 海洋生物固碳 109
4.3 二氧化碳的地质封存 110
4.3.1 二氧化碳地质封存的机制 110
4.3.2 二氧化碳地质封存的地点 111
4.3.3 碳收集封存的3大环节 112
4.3.4 国外二氧化碳地质封存技术的进展 113
4.3.5 碳捕获的技术经济评价 113
4.3.6 碳收集封存对全球减缓碳排放的作用 115
4.3.7 二氧化碳地质封存的风险和环境影响 115
4.3.8 允许二氧化碳地质封存的新法规 116
4.4 二氧化碳的海洋封存 117
4.4.1 海底封存的构想 117
4.4.2 海洋封存的方法及研究现状 118
4.4.3 添加剂对二氧化碳水合物形成的影响 120
4.4.4 海洋碳库的一般特征 123
4.4.5 海洋对二氧化碳的吸收及其通量的估算 125
4.4.6 海洋生态系统在海洋碳循环中的作用 127
4.4.7 深海封存存在的问题 127
4.5 二氧化碳的矿物封存 129
4.5.1 碳酸化体系的反应动力学与机理 130
4.5.2 矿物碳酸化固定原料的选择 131
4.5.3 碳化体系的化学与热力学 131
4.5.4 矿物碳酸化固定的工艺路线 132
4.5.5 国外二氧化碳矿物碳酸化固定的研究进展 135
4.6 二氧化碳置换天然气水合物 137
4.6.1 天然气水合物的一般开发方式 138
4.6.2 二氧化碳置换CH4的工艺流程 139
4.6.3 二氧化碳置换CH4技术的可行性 139
4.7 二氧化碳捕集与封存对我国社会发展的潜在作用 141
4.7.1 二氧化碳捕集与封存对我国社会发展的影响 141
4.7.2 二氧化碳封存方法的优点与不足 143
4.8 我国远期减缓碳排放的对策 144
参考文献 146
第5章 可再生能源技术对我国未来二氧化碳减排的贡献 151
5.1 生物质能源 152
5.1.1 生物质能资源 152
5.1.2 生物质能的利用方式 153
5.1.3 国外生物质能发展概况 159
5.1.4 我国生物质能发展现状 160
5.1.5 生物质能对二氧化碳减排的贡献 161
5.2 太阳能 162
5.2.1 太阳能的利用 163
5.2.2 太阳能热发电 163
5.2.3 世界太阳能技术现状 167
5.2.4 太阳能利用技术对我国未来二氧化碳减排作用的估计 167
5.2.5 我国的太阳能利用 169
5.2.6 太阳能利用技术的发展趋势 170
5.3 风能 170
5.3.1 风能的特性 170
5.3.2 风能利用的几种基本形式 171
5.3.3 风力发电的特点和优势 171
5.3.4 全球风力发电的概况及其趋势 173
5.3.5 我国风能技术的现状 175
5.3.6 风能技术的发展方向 177
5.3.7 风能与其他能源互补发电系统 179
5.4 海洋能 181
5.4.1 潮汐能 182
5.4.2 波浪能 183
5.4.3 温差能 186
5.4.4 海流能 187
5.4.5 盐差能 188
5.4.6 能源岛 188
5.5 燃料电池发电 189
5.5.1 燃料电池的基本原理和供能方式 189
5.5.2 固体氧化物燃料电池本体的研究 189
5.5.3 燃料电池的供能方式 190
5.6 地热能 190
5.6.1 地热能的类型及分布 191
5.6.2 地热能发电 192
5.6.3 地热能的直接利用 193
5.6.4 地热能的环境效应 194
5.7 可燃冰 195
参考文献 195
第6章 二氧化碳的资源化利用 197
6.1 在无机化工生产中的应用 197
6.2 在有机化工生产中的应用 198
6.2.1 二氧化碳催化加氢 198
6.2.2 制合成气 209
6.2.3 制备C1～C2混合醇 211
6.2.4 合成混合燃料 211
6.2.5 二氧化碳合成酯和羧酸 212
6.2.6 二氧化碳合成胺 214
6.2.7 合成甲酸及其衍生物 214
6.2.8 合成醛类 216
6.2.9 其他 216
6.3 在有机高分子化合物合成中的应用 217
6.4 在超临界流体技术中的应用 218
6.4.1 超临界二氧化碳的优点 219
6.4.2 超临界二氧化碳萃取技术在食品工业中的应用 219
6.4.3 超临界二氧化碳萃取技术在香料工业中的应用 221
6.4.4 超临界二氧化碳萃取技术在中草药有效成分提取分离中的应用 222
6.4.5 超临界二氧化碳流体技术在高分子科学中的应用 225
6.4.6 超临界二氧化碳流体技术在制革工业中的应用 226
6.4.7 超临界二氧化碳流体技术在染色中的应用 227
6.5 在食品工业中的应用 229
6.5.1 在农产品保鲜领域中的应用 229
6.5.2 在饮料工业中的应用 231
6.5.3 在食品冷藏和冷冻中的应用 232
6.5.4 二氧化碳在食品工业中的其他用途 233
6.6 在其他领域中的应用 233
参考文献 236
第7章 减排二氧化碳的建议与对策 240
7.1 能源与环境可持续发展的科技问题 240
7.2 控制温室气体二氧化碳的科技难点 241
7.3 我国减排二氧化碳的建议 243