我國(guó)二氧化碳回收和利用現(xiàn)狀

蘇元偉 任剛

（1 天津?yàn)I海供熱有限公司 天津 300456 ,2 天津華燊實(shí)業(yè)有限公司 天津 300042）

我國(guó)二氧化碳回收和利用現(xiàn)狀

蘇元偉1任剛2

（1 天津?yàn)I海供熱有限公司 天津 300456 ,2 天津華燊實(shí)業(yè)有限公司 天津 300042）

通過(guò)我國(guó)二氧化碳的利用現(xiàn)狀及未來(lái)需求狀況，闡述了利用科技創(chuàng)新研發(fā)解決二氧化碳變廢為寶的途徑。

二氧化碳 利用 現(xiàn)狀 進(jìn)展

隨著人類社會(huì)大量使用以煤和石油為代表的化石燃料，造致全球變暖的溫室氣體——二氧化碳的排放量急劇攀升，嚴(yán)重影響著大氣圈與生物圈原有的平衡，并因此導(dǎo)致了溫室效應(yīng)以及引發(fā)了一系列與人類生活環(huán)境緊密相關(guān)的問(wèn)題，嚴(yán)重地威脅著人類的生存。

截至2006年，全世界二氧化碳排放量至少在270億萬(wàn)噸以上，能源專家預(yù)測(cè)，到2030年排放量可能達(dá)到380億噸以上。據(jù)美國(guó)能情報(bào)署2006年初預(yù)測(cè)，2050年世界二氧化碳排放量將達(dá)到388億噸。

然而，從另一個(gè)層面上看，二氧化碳確是十分有用的，可生產(chǎn)化工新原料以及有許多用途的重要原料，這種變廢為寶的二氧化碳利用新途徑正在受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。當(dāng)今，世界各國(guó)十分重視開(kāi)發(fā)相應(yīng)的二氧化碳回收以及凈化和再利用技術(shù)，將為二氧化碳提供用武之地，而使其造福于人類。

我國(guó)是二氧化碳排放第二大國(guó)，目前排放的二氧化碳約38億噸，而2005年被有效利用的二氧化碳只有85萬(wàn)噸。業(yè)內(nèi)認(rèn)識(shí)指出，應(yīng)大力度開(kāi)發(fā)二氧化碳潛在的巨大市場(chǎng)，并注重二氧化碳捕集、提純與回收技術(shù)的研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)質(zhì)性拓展。

在我國(guó)的二氧化碳消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，碳酸型飲料占70%，碳酸二甲酯與降解塑料加工占10%，二氧化碳保護(hù)焊占6%，超市食品保鮮占5%，煙絲膨化及其他占5%，油井注壓采油占4%。

1、二氧化碳在碳酸飲料中的利用

2005年我國(guó)碳酸型飲料產(chǎn)量近5000萬(wàn)噸，按平均每噸碳酸飲料需添加二氧化碳15千克計(jì)算，每年需要二氧化碳75萬(wàn)噸左右。但該行業(yè)目前正遭受果蔬飲料,純凈水、茶飲料、乳品飲料的沖擊，增長(zhǎng)速度已放慢。預(yù)計(jì)未來(lái)五年，碳酸飲料行業(yè)雖然仍是二氧化碳主要消費(fèi)領(lǐng)域，但所占比例將會(huì)明顯下降。

2、二氧化碳生產(chǎn)可降解塑料和碳酸二甲酯

用二氧化碳生產(chǎn)降解塑料和碳酸二甲酯技術(shù)，被譽(yù)為實(shí)現(xiàn)二氧化碳變廢為寶的“綠色化工科技”，這些技術(shù)目前已在我國(guó)獲得突破并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)預(yù)測(cè)，被譽(yù)為有機(jī)合成“新基石”的碳酸二甲酯今后每年的需求增長(zhǎng)將超過(guò)20%，到2020年我國(guó)的碳酸二甲酯產(chǎn)能達(dá)到400萬(wàn)噸。因此這一領(lǐng)域?qū)Χ趸嫉男枨髮?huì)大幅增長(zhǎng)，加上以二氧化碳為原料生產(chǎn)降解塑料技術(shù)的推廣應(yīng)用，預(yù)計(jì)這一領(lǐng)域最終消耗的二氧化碳將占消費(fèi)總量的20%以上。

3、二氧化碳在在焊接中的應(yīng)用

與手工電弧焊相比，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊可提高功效1-2倍，節(jié)電50%，因而近幾年在汽車、造船、化工設(shè)備等大型制造業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。尤其是二氧化碳和氬氣混合氣體保護(hù)焊技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，不僅擴(kuò)大了二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的應(yīng)用范圍，而且克服了二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊熱量分散、焊點(diǎn)大、焊接處易變形等不足，這必將推動(dòng)該領(lǐng)域?qū)Χ趸夹枨蟮目焖僭鲩L(zhǎng)。預(yù)計(jì)需求量將有目前的3.5萬(wàn)噸左右增至6萬(wàn)-8萬(wàn)噸。

4、二氧化碳在食品冷藏中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)的機(jī)械冷藏相比，二氧化碳冷凍保鮮不僅不會(huì)使食品失水、風(fēng)干、氣化，而且節(jié)能省電，尤其適用于大型食品保鮮和糧食的低溫干燥儲(chǔ)存。目前我國(guó)東南沿海一些大型超市或冷庫(kù)已開(kāi)始采用二氧化碳制冷保鮮，北方的市場(chǎng)也已啟動(dòng)。隨著電價(jià)的不斷上漲、大型超市的不斷增多，今后這一領(lǐng)域?qū)Χ趸嫉男枨髮?huì)激增，預(yù)計(jì)該領(lǐng)域消耗比例將會(huì)提升至10%。

5、二氧化碳用做煙絲膨脹劑

作為煙絲膨脹劑，二氧化碳不僅可替代即將被禁用的氟利昂，還可提高煙絲質(zhì)量、節(jié)省煙絲5%左右。從近幾年一些煙草企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，每生產(chǎn)10萬(wàn)箱香煙約需二氧化碳300噸左右，照此推斷，一旦所有煙廠都采用二氧化碳作膨脹劑，則該行業(yè)每年所需二氧化碳可達(dá)10萬(wàn)噸以上。

6、二氧化碳驅(qū)

二氧化碳最具開(kāi)發(fā)價(jià)值的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)屬二氧化碳驅(qū)，主要包括：將二氧化碳注入油藏提高原油采收率，將二氧化碳注入原生及附近氣田增加氣體采收率，以及將二氧化碳注入煤田增加甲烷采收率。

二氧化碳提高油田采收率技術(shù)目前已被注明在水驅(qū)基礎(chǔ)上，仍可將原油采收率提高12%以上，但受地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜和油田近距離高純度二氧化碳缺乏等諸多因素的制約，我國(guó)二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用起步較晚。近幾年，國(guó)內(nèi)的一些油田在這方面都做了積極的探索和嘗試，2006年4月，中原油田利用其自產(chǎn)的高純二氧化碳進(jìn)行注壓采油，使采油率提高了15%，標(biāo)志著我國(guó)在這一領(lǐng)域的研究與應(yīng)用取得了實(shí)質(zhì)性突破。

根據(jù)《我國(guó)陸上已開(kāi)發(fā)油田提高采收率第二次潛力評(píng)價(jià)及發(fā)展戰(zhàn)略研究》，在參與評(píng)價(jià)的101.36億噸常規(guī)稀油油田的儲(chǔ)量中，適合二氧化碳驅(qū)的原油儲(chǔ)量達(dá)12.3億噸，若成功實(shí)施二氧化碳驅(qū)可增加采儲(chǔ)量1.6億噸左右。而在我國(guó)現(xiàn)已探明的63.2億噸的低滲透油藏原油儲(chǔ)量中，有一半更適合二氧化碳驅(qū)。

試驗(yàn)表明，要想成功使用二氧化碳驅(qū)油，即便一眼中小型油井，每次注入的二氧化碳也需300噸以上。未來(lái)幾年，即使我國(guó)只有十分之一的油田采用二氧化碳驅(qū)，每年所需的二氧化碳也將超過(guò)3000萬(wàn)噸。

我國(guó)目前排放的二氧化碳多達(dá)38億噸，隨著新建火力發(fā)電廠、水泥廠和煤化工廠的增加，二氧化碳排放量仍將持續(xù)增加。而國(guó)內(nèi)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了28個(gè)天然氣/二氧化碳?xì)馓?，這些氣田中的二氧化碳含量在5%～90%不等，已投入開(kāi)發(fā)的總地質(zhì)儲(chǔ)量高達(dá)18億噸，這些都表明我國(guó)二氧化碳的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)擁有豐富的資源?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展無(wú)疑為我們提供了使二氧化碳變廢為寶的新技術(shù)和新方法，《京都議定書(shū)》的履約責(zé)任又迫使我們必須高度重視二氧化碳的減排和合理利用，并在政策、資金等方面給予大力扶持。

但二氧化碳的應(yīng)用領(lǐng)域所需的都是95%以上的高純二氧化碳，有些領(lǐng)域還要求食品級(jí)高純二氧化碳。因此,要想使我國(guó)二氧化碳應(yīng)用領(lǐng)域獲得實(shí)質(zhì)性拓展，還必須注重二氧化碳捕集、提純與回注技術(shù)的研發(fā)，并在二氧化碳需求量較大的地區(qū)建設(shè)大型二氧化碳提純裝置，以滿足油田等對(duì)高純二氧化碳的需求。

由國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布的《食品添加劑二氧化碳》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)于2007年2月初頒布實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)修訂由全國(guó)氣體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)、全國(guó)食品發(fā)酵標(biāo)準(zhǔn)化中心和衛(wèi)生部食品衛(wèi)生監(jiān)督檢驗(yàn)所主管。二氧化碳是廣泛的氣體添加劑，隨著人民生活水品的提高以及世界知名碳酸飲料的涌入，二氧化碳的用戶、生產(chǎn)企業(yè)、消費(fèi)者對(duì)質(zhì)量給予了前所未有的關(guān)注。原有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)于1989年首次發(fā)布，現(xiàn)已不能滿足飲料行業(yè)對(duì)該產(chǎn)品的質(zhì)量要求。2000年,國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局下達(dá)了食品添加劑二氧化碳國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修改計(jì)劃，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原有標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了全面修訂，取消了對(duì)生產(chǎn)原料和生產(chǎn)工藝的限定，控制項(xiàng)目由6項(xiàng)擴(kuò)充到22項(xiàng)，并建立了相應(yīng)的試驗(yàn)方法，使通過(guò)食用飲料可能造成傷害的各類有害物質(zhì)得到了全面、有效的控制。同時(shí)，對(duì)有害物質(zhì)指標(biāo)提出了更高的要求，檢測(cè)手段儀器化更加可靠。本標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌使有害物質(zhì)得到了有效控制，標(biāo)準(zhǔn)水平大幅度提高，對(duì)于保障人身健康、促進(jìn)世界貿(mào)易交流與發(fā)展、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面具有重要意義。

在人們?cè)絹?lái)越關(guān)注自己的生存環(huán)境、減少二氧化碳排放所造成的溫室效應(yīng)的同時(shí)，二氧化碳又能夠?yàn)槲覀兲峁┠敲炊鄳?yīng)用的領(lǐng)域，所以我們更應(yīng)該積極研發(fā)二氧化碳應(yīng)用范圍，并注重其捕集、提純與回收技術(shù)的研發(fā)，變廢為寶，造福于人類。

X701文獻(xiàn)識(shí)別碼A

1673-2251（2010）03-0072-02

10.3969/j.i ssn.1673-2251.2010.03.017