行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
二氧化碳资源化利用技术规范 第1部分:低浓度二氧化碳捕集
建议项目名称
(英文)
Technical specification for resource utilization of carbon dioxide:Part 1 low concentration carbon dioxide capture
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
13.020.01
中国标准分类号
Z04
牵头单位
新疆敦华绿碳技术股份有限公司
体系编号
HG-04-05;GM010206
参与单位
大连理工大学、中海油天津化工研究设计院有限公司等
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

在《国家标准化发展纲要》中指出要完善绿色发展标准化保障,要研究制定生态碳汇、碳捕集利用与封存标准。实施碳达峰、碳中和标准化提升工程。

在工业和信息化部发布的《“十四五”工业绿色发展规划》指出到 2025 年,工业产业结构、生产方式绿色低碳转型取得显著成效,绿色低碳技术装备广泛应用,能源资源利用效率大幅提高,绿色制造水平全面提升,为 2030 年工业领域碳达峰奠定坚实基础。加快关键共性技术攻关突破,包括集中优势资源开展减碳零碳负碳技术、碳捕集利用与封存技术的实现突破。

二氧化碳(CO2)分子量44,俗名碳酸气,是碳的高价氧化物。CO2比空气重,约为空气重的1.53倍,是无色而略带刺鼻气味和微酸味的气体。

随着各国二氧化碳排放,温室气体猛增,对生命系统形成威胁。在这一背景下,世界各国以全球协约的方式减排温室气体,20209月,中国在联合国大会上向世界宣布了2030年前实现碳达峰2060年前实现碳中和的目标。CO2是地球产生温室效应的罪魁祸首。据统计,我国每年排放到大气中的二氧化碳大约在110亿吨左右,可见CO2排放量十分巨大,对环境影响十分严重。

二氧化碳的存在相当广泛,自然中存在于二氧化碳气田、石油溶解气、天然气等;人类社会生产力的高速发展,不断消耗大量的天然含碳资源,使大气中二氧化碳迅速增加,工业上,可回收的CO2的工业尾气有:石灰窑尾气、锅炉烟气、各种生物发酵气(如酒精发酵、生物丁醇发酵),沼气,以及煤造气(水煤气、半水煤气)、各种变换气等。二氧化碳的排放不仅加剧温室效应,也造成二氧化碳资源的严重浪费。同时二氧化碳用途广泛,用于食品加工、机械制造、精细化工等行业。变废为宝合理利用二氧化碳显得意义尤为重大,也是贯彻我国实施科学发展观、能源再生利用、保护环境、构筑和谐社会的一项重要工作。

碳捕集利用与封存简称CCUS,是把生产过程中排放的二氧化碳进行捕获提纯,继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存的一种技术。其中,碳捕集是指将大型发电厂、钢铁厂、水泥厂、石化企业等排放源产生的二氧化碳收集起来,并用各种方法储存,以避免其排放到大气中。该技术具备实现大规模温室气体减排和化石能源低碳利用的协同作用,是未来全球应对气候变化的重要技术选择之一。碳捕集与封存技术是实现双碳目标的最有效的措施之一,其中碳捕集是实现这一目标的首要关键环节。

碳排放源的二氧化碳浓度决定了回收利用采用的方法,随着浓度升高,回收利用成本随之降低。目前回收利用成本低并被广泛应用的技术为高浓度点源(浓度在50%-90%),主要来自乙醇、氨和天然气加工的排放,无需化学方法,可通过脱水和压缩设备实现;低浓度点源(浓度在10%40%),排放量约占排放总量的80%,主要来自于水泥厂、发电厂等,如电厂CO2气源浓度在10%左右、水泥窑18%、石灰窑25%、炼钢厂25%~32%,特点是气量大浓度低,回收成本高,可通过化学溶剂、固体材料吸附剂、膜分离等捕集方法进行回收利用,其中化学溶剂捕集方法较为成熟,这部分气源的捕集回收利用更应该是国家关注的重点,也是我国时间2030年碳达峰与2060年碳中和的重要技术选择。

目前,关于低浓度二氧化碳捕集还没有统一的标准,因此为了不同浓度二氧化碳捕集技术要求更明确;关键技术指标更细化;捕集过程更高效节能。所以制定二氧化碳捕集行业标准非常有必要。

范围和主要
技术内容

本标准规定了二氧化碳捕集技术中吸附剂的性能要求、选择、吸附过程的工艺要求以及吸附剂的回收再利用。

本标准适用于工业废气中低浓度二氧化碳的捕集。

低浓度CO2捕集主要采用化学吸附法,其原理是低温下溶剂与 CO2发生化学反应将其吸收,加热时饱和吸收剂发生吸收的逆反应,将 CO2解吸出来。主要技术内容在以下几个方面:

1.化学吸附剂的吸附饱和极限。

2.逆反应解吸CO2解吸热能消耗与CO2产出比。

3.化学吸附剂的使用寿命以及老化吸收剂的再生、再利用。

国内外情况
简要说明

1. 国内外对该技术研究情况简要说明:

《全球碳捕集与封存现状2021》报告显示,仅在去年一年,全球封存能力就增加了32%。现在项目计划中由135个商业CCS设施,其中27个已经全面投运。这些项目来自各行各业,包括水泥、钢铁、氢气、发电和直接空气捕集。

二氧化碳气源的浓度有很大差别,高浓度气源如酒精发酵、乙烯催化氧化、煤制合成气脱碳工艺等,由于气源浓度高,二氧化碳的回收具有生产成本低,投资金额少的巨大优势,国内企业踊跃上马;而碳酸盐分解、烟道气的这种低浓度气源二氧化碳在国内却大量存在,其二氧化碳的捕集首先需要溶剂捕集提浓,提高到高浓度后再经过净化等工艺,与高浓度气源的生产工艺相比,增加了提浓工艺,加大了投资成本,所以国内目前对于低浓度二氧化碳的回收利用企业较少,但此低浓度二氧化碳回收对于国家碳减排至关重要。低浓度CO2捕集主要采用化学吸附法,其原理是低温下溶剂与CO2发生化学反应将其吸收,加热时饱和吸收剂发生吸收的逆反应将CO2解吸出来。低浓度CO2工业废气,经提取后经压缩液化,可用于油田驱油,余气用于燃烧,提高了燃烧效率,降低了燃料气的补充量。

2. 项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑:未搜索到相关标准;

3. 与国内相关标准间的关系:

GB/T51316-2018《烟气二氧化碳捕集纯化工程设计标准》,该标准适用于新建、改建、扩建烟气二氧化碳捕集纯化的工程设计,属于纯工程设计要求,关注的是设计层面;而本次制定标准主要涉及二氧化碳的捕集工艺的具体技术内容要求,关注的是捕集技术的具体实施层面,与GB/T 51316-2018内容不同。

4. 指出是否发现有知识产权的问题:

无知识产权问题。

备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
附表2:《二氧化碳资源化利用技术规范:第1部分 低浓度二氧化碳捕集》行业标准项目建议书-杨.doc (54KB)任务书(建议书)