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第1章 概述1

1.1 温室效应对生态环境的负面影响及发展趋势1

1.1.1 温室效应1

1.1.2 温室效应对生态环境的负面影响2

1.1.3 温室气体增长的态势3

1.2 《京都议定书》带来的挑战和机遇4

1.2.1 《京都议定书》4

1.2.2 减排机制5

1.2.3 控制温室气体的国际动态5

1.2.4 面临《京都议定书》的挑战与机遇6

1.3 中国的能源利用与温室气体排放7

1.4 联合履约的经济和环境效益9

1.5 二氧化碳的处置现状10

1.5.1 生物技术10

1.5.2 能源革新11

1.5.3 二氧化碳的收集12

1.5.4 二氧化碳的地质储存13

1.5.5 二氧化碳的海洋储存14

1.5.6 二氧化碳处置的安全性15

参考文献16

第2章 二氧化碳的分离方法18

2.1 液相吸收法18

2.1.1 物理吸收法18

2.1.2 化学吸收法21

2.1.3 物理化学吸收法29

2.2 变压吸附法30

2.2.1 吸附的类型及其应用30

2.2.2 变压吸附的基本原理和工艺过程31

2.2.3 变压吸附二氧化碳的装置流程和适用条件32

2.2.4 应用实例33

2.2.5 变压吸附二氧化碳的工艺特点34

2.3 化学循环燃烧34

2.3.1 化学循环燃烧工艺35

2.3.2 载氧体35

2.4 空气分离／烟气再循环法37

2.4.1 空气分离／烟气再循环技术的提出37

2.4.2 空气分离／烟气再循环技术特点39

2.4.3 尚待解决的问题40

2.5 膜分离法41

2.5.1 膜法分离二氧化碳的原理及其工艺流程41

2.5.2 膜材料41

2.5.3 膜材料的改性43

2.5.4 国外酸性气体二氧化碳分离膜的研究44

2.5.5 国内酸性气体二氧化碳分离膜的研究45

2.5.6 膜组件46

2.5.7 气体膜分离技术分离酸性气体二氧化碳的发展前景46

2.6 低温液化分离法46

2.6.1 低温液化分离二氧化碳流程47

2.6.2 两种流程的性能比较48

2.7 新型可回收烟道气二氧化碳的能源系统48

2.7.1 天然气和烟气三重整反应原理49

2.7.2 新型可回收烟道气二氧化碳的多联产能源系统50

2.7.3 新型可回收二氧化碳的多联产能源系统的初步分析51

2.7.4 尚需解决的关键性科学问题53

参考文献53

第3章 主要排放源的二氧化碳减排57

3.1 中国二氧化碳排放源现状分析57

3.1.1 能源和工业排放源57

3.1.2 计算二氧化碳排放源存在的不确定性58

3.2 火电厂的二氧化碳减排59

3.2.1 提高热力发电的效率59

3.2.2 采用先进的发电技术60

3.2.3 火电厂二氧化碳的减排61

3.2.4 减排二氧化碳时的系统设计61

3.2.5 各系统减排二氧化碳的性能分析64

3.2.6 各系统减排二氧化碳的经济性分析65

3.3 水泥厂二氧化碳的减排68

3.3.1 水泥生产过程的二氧化碳排放量68

3.3.2 减排二氧化碳的措施69

3.3.3 2008～2012年中国水泥产量预测和二氧化碳减排潜力分析72

3.4 钢铁厂二氧化碳的减排74

3.4.1 钢铁企业的生产过程74

3.4.2 钢铁工业二氧化碳的排放现状75

3.4.3 二氧化碳排放影响因素分析77

3.4.4 钢铁工业CO2减排的主要措施77

3.4.5 应用太阳能减少炼铁过程中二氧化碳的排放79

3.5 工业锅炉二氧化碳的减排82

3.5.1 工业锅炉能源浪费的主要表现83

3.5.2 影响工业锅炉能耗偏高的因素83

3.5.3 工业锅炉的节能减排技术85

3.6 农村户用沼气工程建设对二氧化碳减排的贡献86

3.6.1 中国农村生活能源消费及户用沼气的发展86

3.6.2 中国农村户用沼气建设对减排二氧化碳的贡献88

3.7 交通运输业的二氧化碳减排90

3.7.1 公路运输业能源消耗现状91

3.7.2 制约我国公路运输节能降耗的主要因素91

3.7.3 公路运输节能降耗的主要途径92

3.7.4 公路运输节能降耗的对策措施97

参考文献98

第4章 二氧化碳的封存100

4.1 二氧化碳封存技术100

4.1.1 二氧化碳封存技术100

4.1.2 国外二氧化碳封存项目的研发进展101

4.1.3 二氧化碳封存的环境和安全性分析103

4.2 二氧化碳的生态封存104

4.2.1 森林碳汇104

4.2.2 湿地碳汇107

4.2.3 城市园林绿地的生态环境效应108

4.2.4 海洋生物固碳109

4.3 二氧化碳的地质封存110

4.3.1 二氧化碳地质封存的机制110

4.3.2 二氧化碳地质封存的地点111

4.3.3 碳收集封存的3大环节112

4.3.4 国外二氧化碳地质封存技术的进展113

4.3.5 碳捕获的技术经济评价113

4.3.6 碳收集封存对全球减缓碳排放的作用115

4.3.7 二氧化碳地质封存的风险和环境影响115

4.3.8 允许二氧化碳地质封存的新法规116

4.4 二氧化碳的海洋封存117

4.4.1 海底封存的构想117

4.4.2 海洋封存的方法及研究现状118

4.4.3 添加剂对二氧化碳水合物形成的影响120

4.4.4 海洋碳库的一般特征123

4.4.5 海洋对二氧化碳的吸收及其通量的估算125

4.4.6 海洋生态系统在海洋碳循环中的作用127

4.4.7 深海封存存在的问题127

4.5 二氧化碳的矿物封存129

4.5.1 碳酸化体系的反应动力学与机理130

4.5.2 矿物碳酸化固定原料的选择131

4.5.3 碳化体系的化学与热力学131

4.5.4 矿物碳酸化固定的工艺路线132

4.5.5 国外二氧化碳矿物碳酸化固定的研究进展135

4.6 二氧化碳置换天然气水合物137

4.6.1 天然气水合物的一般开发方式138

4.6.2 二氧化碳置换CH4的工艺流程139

4.6.3 二氧化碳置换CH4技术的可行性139

4.7 二氧化碳捕集与封存对我国社会发展的潜在作用141

4.7.1 二氧化碳捕集与封存对我国社会发展的影响141

4.7.2 二氧化碳封存方法的优点与不足143

4.8 我国远期减缓碳排放的对策144

参考文献146

第5章 可再生能源技术对我国未来二氧化碳减排的贡献151

5.1 生物质能源152

5.1.1 生物质能资源152

5.1.2 生物质能的利用方式153

5.1.3 国外生物质能发展概况159

5.1.4 我国生物质能发展现状160

5.1.5 生物质能对二氧化碳减排的贡献161

5.2 太阳能162

5.2.1 太阳能的利用163

5.2.2 太阳能热发电163

5.2.3 世界太阳能技术现状167

5.2.4 太阳能利用技术对我国未来二氧化碳减排作用的估计167

5.2.5 我国的太阳能利用169

5.2.6 太阳能利用技术的发展趋势170

5.3 风能170

5.3.1 风能的特性170

5.3.2 风能利用的几种基本形式171

5.3.3 风力发电的特点和优势171

5.3.4 全球风力发电的概况及其趋势173

5.3.5 我国风能技术的现状175

5.3.6 风能技术的发展方向177

5.3.7 风能与其他能源互补发电系统179

5.4 海洋能181

5.4.1 潮汐能182

5.4.2 波浪能183

5.4.3 温差能186

5.4.4 海流能187

5.4.5 盐差能188

5.4.6 能源岛188

5.5 燃料电池发电189

5.5.1 燃料电池的基本原理和供能方式189

5.5.2 固体氧化物燃料电池本体的研究189

5.5.3 燃料电池的供能方式190

5.6 地热能190

5.6.1 地热能的类型及分布191

5.6.2 地热能发电192

5.6.3 地热能的直接利用193

5.6.4 地热能的环境效应194

5.7 可燃冰195

参考文献195

第6章 二氧化碳的资源化利用197

6.1 在无机化工生产中的应用197

6.2 在有机化工生产中的应用198

6.2.1 二氧化碳催化加氢198

6.2.2 制合成气209

6.2.3 制备C1～C2混合醇211

6.2.4 合成混合燃料211

6.2.5 二氧化碳合成酯和羧酸212

6.2.6 二氧化碳合成胺214

6.2.7 合成甲酸及其衍生物214

6.2.8 合成醛类216

6.2.9 其他216

6.3 在有机高分子化合物合成中的应用217

6.4 在超临界流体技术中的应用218

6.4.1 超临界二氧化碳的优点219

6.4.2 超临界二氧化碳萃取技术在食品工业中的应用219

6.4.3 超临界二氧化碳萃取技术在香料工业中的应用221

6.4.4 超临界二氧化碳萃取技术在中草药有效成分提取分离中的应用222

6.4.5 超临界二氧化碳流体技术在高分子科学中的应用225

6.4.6 超临界二氧化碳流体技术在制革工业中的应用226

6.4.7 超临界二氧化碳流体技术在染色中的应用227

6.5 在食品工业中的应用229

6.5.1 在农产品保鲜领域中的应用229

6.5.2 在饮料工业中的应用231

6.5.3 在食品冷藏和冷冻中的应用232

6.5.4 二氧化碳在食品工业中的其他用途233

6.6 在其他领域中的应用233

参考文献236

第7章 减排二氧化碳的建议与对策240

7.1 能源与环境可持续发展的科技问题240

7.2 控制温室气体二氧化碳的科技难点241

7.3 我国减排二氧化碳的建议243