新技术施展“膜”力发电源头高效捕碳

　　在山东省东营市九章膜技术有限公司里，二氧化碳（CO2）分离膜生产线正常运转，年生产能力可达10万平方米以上；在中石化南京化工研究院有限公司厂区内，正在建设中的膜法碳捕集示范装置将实现烟道气日处理量50000标准立方米，年捕集CO2超3000吨的目标……相距700千米的两家公司通力配合，面向燃煤电厂的膜法烟道气碳捕集技术开展攻关，实现了“节能”与“节地”的双优成效。

　　自2017年立项以来，在国家重点研发计划“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”专项支持下，天津大学作为项目牵头单位，联合山东九章膜技术有限公司、中国科学院大连化学物理研究所和中石化南京化工研究院有限公司等全国多家单位，共同承担了“膜法捕集CO2技术及工业示范”项目。该项目旨在开发出国际领先的膜法捕集CO2完整技术链，并建成CO2捕集率≥90%、产品气浓度≥95%的膜法碳捕集工业示范装置。

　　高效分离和溶解烟道气中二氧化碳

　　“现阶段我国面临碳排放总量大、碳减排时间短、经济转型升级挑战多和能源系统转型难度大等复杂挑战。因此，要实现2060年前的碳中和目标需要采取有力措施。”“膜法捕集CO2技术及工业示范”项目负责人、天津大学王纪孝研究员介绍，在煤炭燃烧发电时排出的烟道气经脱硫、脱硝等工艺净化后的主要成分为二氧化碳和氮气（N2），具有常压、排放量大、成分复杂和CO2含量低等特点。因而捕集烟道气中的CO2是实现碳捕获、利用与封存（CCUS）的重要环节，对降低温室气体排放、减少极端气候的发生具有重要意义。

　　膜分离技术具有分离性能高、运行稳定和膜寿命较长的特点，可用于分离各种含有CO2的气体体系。

　　王纪孝进一步解释了气体分离膜的原理。当与膜表面接触时，气体分子会溶解在膜表面，并在两侧气体压力差或某组分分压差的驱动下，从膜的一侧（原料侧）扩散到另一侧（渗透侧），最终在渗透侧解吸。不同的气体分子在膜中的溶解和扩散速率不同，因而能够实现混合气体的分离。