一、概述
　　現(xiàn)在地球上氣溫越來越高，海平面升高，都是因為二氧化碳增多造成的。因為二氧化碳具有保溫的作用，近100年，全球氣溫升高0.6℃，海平面上升14厘米。
　　空氣中含有約0.03%二氧化碳，現(xiàn)在這一群體的成員越來越多，泥炭,煤,石油等化石能源的燃燒,廠房的廢氣是近年來二氧化碳含量猛增的主要原因,
　　二氧化碳主要來自人們釋放的化石能源。如我們熟知的煤炭，石油，天然氣。這些能源是經(jīng)過數(shù)億年積累下來的太陽能的儲存體。而我們瞬間就將這些能源釋放出來。而二氧化碳是化學(xué)放熱后最穩(wěn)定的形式。
　　目前，國際上減排二氧化碳主要有兩種方式：一種是利用可再生能源和提高能源利用效率。這是減排二氧化碳的最佳途徑，但是這些技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展收到了諸多現(xiàn)實因素的制約，無法再短時間內(nèi)滿足經(jīng)濟迅速發(fā)展的需要。另一種是對二氧化碳進行分離和儲存。對于化石燃燒產(chǎn)生的二氧化碳這種方式是最適合的。中國要實現(xiàn)在2050年二氧化碳排放量增幅控制在5.5%以內(nèi)的目標，因此，低碳技術(shù)是未來國家最重要的競爭力之一。[1]因此，研究工業(yè)生產(chǎn)中二氧化碳回收的技術(shù)和方法對改善環(huán)境和提高經(jīng)濟效益具有積極的社會意義。
　　二、二氧化碳的分離技術(shù)
　　目前世界上二氧化碳的分離技術(shù)主要有精餾法、物理吸附法、膜分離法、吸收法（物理吸收法、化學(xué)吸收法）四大類。
　　2.1精餾法
　　利用吸附劑吸附雜質(zhì)，利用二氧化碳的沸點與其他氣體不同進行分割，比二氧化碳沸點高的重組分用不同吸附劑脫除，比二氧化碳沸點低的輕組分用精餾方法提出，可得到高純液態(tài)產(chǎn)品。
　　2.2物理吸附法
　　吸附法是一種利用固態(tài)吸附劑對原料氣中的CO₂進行有選擇性的可逆吸附作用來分離回收CO₂的新技術(shù)。吸附劑在高壓及低溫條件下吸附CO₂，在低壓及高溫條件下將CO₂解析，通過周期性的溫度變化實現(xiàn)CO₂與其它氣體的分離。
　　常用的吸附劑有天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠和活性炭等[2]。
　　采用吸附法時，一般需要多臺吸附器并聯(lián)使用，以保證整個過程能連續(xù)地輸入
　　原料混合氣，連續(xù)取出CO2產(chǎn)品氣和未吸附氣體。無論變溫吸附法還是變壓吸附法都要在吸附和再生狀態(tài)之間循環(huán)進行，前者循環(huán)的時間通常以小時計，而后者則只需幾分鐘。目前工業(yè)上應(yīng)用較多的是變壓吸附工藝，它屬于干法工藝，無腐蝕，整個過程由吸附、漂洗、降壓、抽真空和加壓五步組成，其運行系統(tǒng)壓力在1.26MPa～6.66kPa之間變化。
　　2.3膜分離法
　　膜分離法是利用一些聚合材料制成薄膜，利用薄膜對不同氣體組分的不同滲透率來使混合氣中的CO2通過薄膜從而得以分離。這種方法只適用于氣源比較干凈、且全部是大分子的混合氣，生產(chǎn)的二氧化碳產(chǎn)品濃度不高于90%，并且有機膜很容易被雜質(zhì)或油水污染而報廢，壽命最多不過兩年，能耗非常高，目前還沒有工業(yè)化使用的成功實例。
　　2.4吸收法
　　利用在各組分在溶劑中的溶解度隨著壓力、溫度變化的原理來進行分離。
　　常用吸收劑有丙烯酸酯、N-甲基吡咯烷酮法、甲醇、二甲醚乙醇、聚乙二醇以及噻吩烷等高沸點溶劑。
　　2.4.1.物理吸收法
　　物理吸收法是在加壓下用有機溶劑對酸性氣體進行吸收來分離脫除酸氣成
　　分，并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，溶劑的再生通過降壓實現(xiàn)，因此所需再生能量相當(dāng)少。該法關(guān)鍵是確定優(yōu)良的吸收劑。所選的吸收劑必須對CO2的溶解度大、選擇性好、沸點高、無腐蝕、無毒性、性能穩(wěn)定。
　　常用吸收劑有丙烯酸酯、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、聚乙二醇二甲醚等高沸點溶劑。典型的物理吸收法有加壓水洗法、N-甲基吡咯烷酮法、低溫甲醇法、碳酸丙烯酯法等。
　　
　　
　　
　　表1-1物理吸收法
　　Table1-1Themethodofphysicaladsorption
　　工藝方法 蘇爾菲諾（Sulfinol） 勒克梯索爾（Rectisol） 塞利克索爾（Selexol） 普利沙爾（Purisol） 福洛爾（Flour）
　　吸收溶劑 環(huán)丁砜、水、二異丙醇胺 甲醇 聚乙二醇二甲醚 N-甲基吡咯烷酮（NMP） 碳酸丙烯酯
　　吸收溫度（℃） 30-100 -20-40 常溫 -15-40 常溫
　　吸收壓力（Pa） (20-30)×105 (10-80)×105 (20-30)×105 (15-160)×105 (20-30)×105
　　尾氣CO2含量（%） 0.1以下 10-500ppm 0.02-20 0.1以下 1000ppm
　　再生方法 水蒸氣 水蒸氣 閃蒸法、氣提法 閃蒸法、氣提法 閃蒸法
　　H2S脫除率 100 100 100 100 100
　　COS、CS2脫除率 100 100 100 100 100
　　工藝特點 腐蝕性小 需冷凍系統(tǒng) 損失小，無毒無腐蝕 適合處理高含量的CO2氣體 蒸發(fā)損失小、適合高含量CO2氣體
　　缺點
　　該法選擇性差、回收率低。其消耗熱能比化學(xué)吸收法小，不易腐蝕，但吸收劑會因硫化物劣化而減少再生次數(shù)。但是該方法經(jīng)濟性不佳，運行成本和能耗都比較高，在工業(yè)中很少應(yīng)用。
　　2.4.2化學(xué)吸收法
　　使原料氣和化學(xué)溶劑在吸收塔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，CO2被吸收至溶劑中成為富液，富液進入脫析塔加熱分解出CO2，從而達到分離回收CO2的目的。所選用的吸收劑應(yīng)具有對溶質(zhì)CO2有選擇性、吸收劑不易揮發(fā)，并避免在氣體中引進新的雜質(zhì)，腐蝕性小、粘度低、毒性小、不易燃。
　　常用的吸收劑有K2CO3水溶液或乙醇胺類的水溶液。
　　表1-2化學(xué)吸收法
　　Table1-1Themethodofchemicaladsorption
　　熱K2CO3法 工藝方法 所用吸收劑
　　 苯菲爾德法 K2CO3質(zhì)量分數(shù)為25%-30% 二乙醇胺1%-6% 五氧化二釩（做催化劑和防腐劑）
　　 砷堿法（VetroCokes） K2CO3質(zhì)量分數(shù)為23 As2O312% -15-40
　　 卡蘇爾（Carsol） K2CO3 胺 V2O5
　　 改良碳酸鉀法(CataCarb) K2CO3 乙醇胺鹽 V2O5
　　乙醇胺法 工藝方法 所用吸收劑
　　 MEA法 一乙醇胺
　　 DEA法 二乙醇胺
　　 MDEA法 甲基二乙醇胺
　　 聯(lián)合碳化公司的乙醇胺法 同時添加兩種防腐蝕劑
　　 道化學(xué)公司的2-烷氧基乙胺法 內(nèi)添加防腐蝕劑
　　 勞爾夫-巴遜斯法 二乙醇胺
　　化學(xué)吸收法的關(guān)鍵是控制好吸收塔和解析塔的溫度與壓力。
　　三、不同氣源分離二氧化碳的工藝選擇
　　3.1氣源中低濃度CO2的回收工藝的選擇
　　在氣源中CO2濃度低于20%時適用物理吸收和化學(xué)吸收，該法處理的氣體CO2含量達到10-6級，且可得到高達99.99%的高純CO2，且技術(shù)簡單，易于操作。但是工藝設(shè)備投資大，運行費用高。
　　吸收劑的選擇也很關(guān)鍵，道化學(xué)公司研發(fā)成功的吸收劑可將天然氣中的二氧化碳含量由百分之幾降到百萬分之幾。石油煉制廠、制氫廠和合成氨廠分離CO2也適用。
　　氣源中CO2濃度低于50%時，適用（變溫、變壓）吸附法，該法工藝簡單、設(shè)備投資少、能耗低、適應(yīng)能力強、無設(shè)備腐蝕問題。[3]
　　3.2氣源中高濃度CO2的回收工藝的選擇
　　石油開采時隨著采油次數(shù)的增加，伴生氣中CO2的含量可能增加到90%以上。為了降低采油成本，提高采油量，必須從伴生氣中把CO2分離出來，再注入油井中。低溫蒸餾法主要用于分離回收油田伴生氣中的CO2，比較典型的工藝是美國KochProcess(KPS)公司的RyanHolmes三塔和四塔工藝，整個流程包括乙烷回收、甲烷脫除、添加劑回收和CO2回收。但是設(shè)備龐大、能耗較高，一般很少使用，只適用于油田開采現(xiàn)場，提高采油率。[4]
　　根據(jù)實際情況，不同的氣源不同的要求，工藝還可以搭配組合使用。
　　例如：膜分離-化學(xué)吸收法，它是將膜分離法與化學(xué)吸收法合并使用，前者作為預(yù)分離、后者作為精分離。吸附-精餾法，可以前吸附后精餾，也可以前精餾后吸附。
　　參考文獻
　　[1]黃漢生溫室效應(yīng)氣體二氧化碳的回收與利用[期刊論文]-現(xiàn)代化工2001(9)
　　[2]房昕溫室氣體二氧化碳的分離回收與綜合利用[期刊論文]-青海環(huán)境2009(1)
　　[3]陳道遠變壓吸附法脫除二氧化碳的研究[D].南京:南京工業(yè)大學(xué)，2003.
　　[4]周艷欣吸附精餾法回收二氧化碳工藝[碩士論文]天津：天津大學(xué)，2004（06）