二氧化碳的储存与利用摘要：气体产品作为现代工业重要的基础原料，主要用于冶金、钢铁、石油、化工、电子、玻璃、建材、建筑、食品、机械、医疗等领域，具有重要的战略地位。国外一般与供电、供水一样，作为投资环境的基础设施，列为公用事业行业。作为国民经济的基础行业，是工业的“血液”。近年来，随着国民经济的快速发展，我国的气体行业发展迅速，气体产品市场不断扩大，气体工业年增长率达12%。目前全国气体产品市场年销售额约为250亿元，到2002年将达到280亿元。气体行业对新技术的应用以及大型先进设备的引进，使国内很多大型机组达到了国际先进水平；变压吸附气体分离技术、膜分离技术的广泛推广应用，充分体现了我国工业气体行业正逐步走向成熟。CO2化学自20世纪80年代以来已引起世界各国特别是工业发达国家的普遍关注。据统计，全世界各种矿物燃料（煤、石油、天然气）燃烧排放到大气中的CO2量达到185〜242亿吨/年，而其利用尚/不足1亿吨/年。CO2的大量排放，不仅造成资源严担浪费，而且作为一种主要的温室效应气体，引起的环境公害举世瞩目，美国、英国和德国都研究制定了队排放
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，日本则加快了CO2综合利用方面的研究，计划用10a时间建立起以CO2为化工原料的独立工业体系。我国随着工业发展，CO2的排放量也在逐步上升，1986年已达532.3x106t，占世界排放量的10%，排在第三位，因此加快CO2的研究已显得日益必要和迫切。关键字：二氧化碳储存利用用途二氧化碳储存二氧化碳储存是指将捕集和运抵储存地点的二氧化碳注入到地下储层或海底水柱等的地质结构中，实现与大气隔绝、永久埋存的过程。当前可行的储存
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有地质储存、海洋储存、森林和陆地生态储存。森林和陆地生态储存是最理想的廉价储存方式但需要很大的森林面积吸收所排放的二氧化碳所以不可能成为主要的储存方式。海洋储存目前尚处于探索阶段。地质储存需要渗透性好的岩石地层用来为气体储存提供空间，这些地层必须由岩石密封岩石对二氧化碳来说是不可渗透的。二氧化碳地质储存主要有3个方案：废弃的油/气储层储存、深盐水层储存和不可采煤层储存。与其他方案相比油储层是储存二氧化碳的一种很好的选择方案。油储层储存二氧化碳的容量由油被采出而腾空的孔隙空间以及位于油构造层下面的‘底层水’占有的孔隙空间构成。注入二氧化碳可以使残留在储层中的部分油采出来，从而提高石油采收率。这种技术是通过将二氧化碳溶解在油中降低油的有效粘度，从而使油更具移动性。因此储层中二氧化碳的运移可以将油带到生产井。利用提高石油采收率的技术可将二氧化碳储存在含油岩层的孔隙中。天然气储层和油储层一样。然而虽然二氧化碳的注入能够有助于从气田再抽出一部分天然气但是所获收益比利用二氧化碳提高石油采收小，所以只有当气田大面积废弃时一般才会考虑用于储存二氧化碳。深盐水层储存深盐水在储存容量上有着最大的潜力。因为深盐水层埋藏深和溶解的矿物质含量高，可以用来储存二氧化碳。含水层有两种基本类型开放的和闭合的。闭合含水层有由地质褶皱或断层作用产生的分界线分界线相对减少了二氧化碳横向运移的可能性，以及慢慢渗出进入可饮用水含水层或到达地面的可能性。从这一点来说利用闭合含水层是陆地上储存二氧化碳的优先选择方案，但是闭合含水层的储存容量低于开放的含水层。开放的含水层是大面积平坦的或缓倾斜的含水岩层地质构造。因为含水层是开放的，所以二氧化碳可以从旁路逸散但速度较慢。开放含水层的面积很大，意味着二氧化碳将可以储存很多年。两种类型含水层中二氧化碳的固定都是指二氧化碳本身溶解在含水层残留的水中，通过与矿物质反应形成固体化合物。世界上第一个商业规模的二氧化碳深盐水层储存项目始于1996年。当时是一家威的能源公每年在挪威北海斯莱普内尔(Sleipner)天然气田将100万t二氧化碳注入北海海底约不可采煤层储存不可采煤层也可以储存二氧化碳，因为二氧化碳可以取代原先被煤吸附的甲烷而优先被煤吸附,并置换出甲烷。通过在煤层中注入二氧化碳抽放解吸的甲烷可以大大提高煤层气产量从而得到经济上的收益。这种储存方法的一个关键要素是层的渗透性。另外，二氧化碳的注入会引起煤的膨胀，从而使渗透性更差。这些问题可以采用水力压裂来解决。目前这种方案尚处于研究阶段。二氧化碳的用途气体产品作为现代工业重要的基础原料，主要用于冶金、钢铁、石油、化工、电子、玻璃、建材、建筑、食品、机械、医疗等领域，具有重要的战略地位。近年来，随着国民经济的快速发展体产品市场不断扩大。二氧化碳是工业排放很大的气体且对空气有着相当大的危害，所以如果能够充分的利用二氧化碳不及对环境的改善相当有利，而且还能创造出巨大的经济价值。CO2在常温常压下是无色无臭的气体。由于它在常温下加压即可液化或固化，安全无毒，使用方便，因此用量逐年增加，应用范围不断扩大。早在19世纪30年代，国我就开始将CO2用于合成有机化合物、灭火、致冷、金属保护焊接、制造充气饮料、灭菌等。2.1CO2在化工合成上的应用CO2除了成熟的化工利用（例如合成尿素、生产碳酸盐、阿司匹林、制取脂肪酸和水杨酸及其衍生物等）以外，现在又研究成功了许多新的工艺方法，例如合成甲酸及其衍生物，合成天然气、乙烯、丙烯等低级烃类，合成甲醇、壬醇、草酸及其衍生物、丙酯及芳烃的烷基化，合成高分子单体及进行二元或三元共聚，制成了一系列高分子材料等，另外，利用CO2代替传统的农药作杀虫剂，也在研究之中。CO2作为化工单元的中间体，在催化有机合成方面已被得到大量开发，例如合成环内酯、羧酸类、甲酰胺类、烃类化合物，高分子聚合物等，而其在国内市场还未被广泛推广，主要由于CO2的不活泼性，需要不用高温高压或使用催化剂才能反应，但发达国家都已投入大量的人力和物力开发CO2化学，一些国家已取得了不少成就。早在20世纪80年代，日本就投入230亿日元企图建立以地为碳源，利用太阳能以CO2为储藏形式的独立工作体系，这一计划正在实施中，因此，完全有理由相信，在不久的将来，地将成为煤、石油和天然气的代用品，为人类造福。2.2CO2在农业上的应用作为一种廉价的原料，CO2可用于蔬菜、瓜果的保鲜贮藏。目前，CO2气调冷藏已在欧美、日本、澳大利亚等国家用于苹果、梨、柑桔和一些热带水果的贮藏。CO2也能用于粮食的贮藏，它比通常所用的蒸蒸剂效果更好。把CO2引入蔬菜温室，能增加蔬菜的生长速度，缩短其生长周期，提高温室的经济效益。用飞机将于冰撒入云层施行人工降雨，能解决久旱无雨，庄稼失收的问题。2.3CO2在一般工业上的应用CO2是很好的致冷剂。它不仅冷却速度快，操作性能好，不浸湿产品，不会造成二次污染，而且投资少，人力省。利用CO2保护电弧焊接，既可避免金属
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面氧化，又可使焊接速度提高9倍。最近美国制成了不受烟、砂石和烟雾妨碍，能够正确测定距离的CO2激光测距器。CO2在石油工业上的应用已较成熟这首先体现在提高石油的采油率上。CO2作为油田注入剂，可有效地驱油。另外，CO2用作油田洗并用剂，效果也十分理想。目前，地热资源是能源开发的重大课题。低温和较低温区的地下热水最多，而且没有得到充分利用，其最大难题是利用地下热水发电时的工作介质不理想，国际上用氟里昂和异丁烷所进行的试验都证明没有希望。然而，用CO2作工作介质，利用较低温地下热水资源来发电，已在罗马尼亚研究成功，并转入国家发电网。
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