二氧化碳资源化利用迫在眉睫
□ 中国气协二氧化碳专业委员会副秘书长 薛定
当前，过量的CO2排放以及引起的气候变化问题已经成为迫切需要解决的重大国际问题，通过合理的途径实
现CO2的资源化利用无疑是解决这一问题的绝佳途径之一。这一领域的发展既需要企业和科研机构的通力协作，
更需要政府进行相应的政策引导，从而促进技术突破，这对于化工、能源行业的节能减排，对于我国的社会经济
都具有重大社会意义和历史意义。
捕集回收产能大增
近年我国的CO2捕集回收能力快速增长，已由1990年的200万t/a增长到2010年的750万t/a，其中产能
最大的省份是江苏，在100万t/a以上，山东、吉林、河北等省产能均在50万～80万t/a（详见表1）。当前市
场上CO2的来源分布为：化肥厂尾气占60%，炼化厂尾气约占10%，发酵尾气25%，地下气井气大于15%，其他小
于1%。
我国CO2捕集产能仍呈增长趋势，预计2012年还将新增145万t/a，包括浙江60万t/a、辽宁20万t/a、
广东20万t/a、北京10万t/a、湖南10万t/a、河北20万t/a、天津5万t/a。但由于产品下游应用的开发滞
后，产需关系将降至70%左右，导致增长速度趋缓，伴随而来的CO2产品价格的竞争也将加剧，CO2产品的微利
时代已经到来。
目前我国的CO2主要用于饮料添加剂、食品保鲜和储存、焊接保护气等传统应用领域，利用量有限，CO2的
下游应用领域亟待拓展。但国家对这方面的关注力度还远远不够，缺乏相应的扶持和引导政策。为了促进产业的
健康发展，实现我国在国际会议上的减排承诺，CO2产业结构调整势在必行，在加大捕集回收现有排放气的技术
攻关和工业化应用进程，形成成套技术的同时，要抓紧采取及时有效措施如征收资源税等，禁止开采地下气井气，
确保现有回收气的去向，减少市场的恶性竞争；另一方面，抓紧CO2下游应用研发的立项和工业化推进进程，出
台保护性和引导性政策促进产业链的延伸。
表1 2011年我国各省CO2生产能力统计 万t/a
省份 产能
江苏 100以上
山东、吉林、河北（含天津） 50～80
广东、河南、四川 （含 重庆） 浙江 30～50
湖南、陕西、山西、上海、辽宁、福建、安徽、黑龙江 10～30
云南、广西、甘肃、北京、湖北、内蒙古 5～10
海南、江西、新疆、贵州 1～5
青海、宁夏、西藏 低于1
化工行业大有可为
促进CO2减排对于化工企业来说，大有文章可做。一些化工专家对CO2的利用也提出了很多途径和思路。比
如，利用CO2生产碳酸二甲酯技术，可将工业生产中大量排放的CO2变成碳酸二甲酯等精细化工产品；通过羰基
合成等工艺技术，可使CO2与氢反应生产甲烷、甲醇、碳纤维、工程塑料、沥青以及建筑材料等，不仅能减少CO2
排放，还能拓宽氢能利用的空间。因此化工企业应立足自己的实际情况，对本单位排放的CO2就如何捕集、如何
利用进行深入的探讨研究，走出一条最适合自己发展循环经济的路子，把CO2更好的利用起来。
1．CO2与甲烷重整制合成气 关于CO2重整甲烷已经有了很多深度研究和广泛报道，此技术也是大规模利
用CO2的一个非常有潜力的领域。甲烷资源丰富，氢碳比高，是良好的制氢原料，研究结果表明，甲烷蒸汽转换
制得的合成气中 H2/CO为3~4，而CO2重整制得的合成气为1，更适合F-T合成与甲醇生产等用途。甲烷催化CO2
重整制合成气的催化剂一般采用Ⅷ族过渡金属作为主活性组分，其中以价格相对低廉的金属Ni为催化剂的报道
最多。目前，制约实现工业化生产的主要障碍在于缺乏廉价、高效、稳定的催化剂体系。
2．CO2氧化甲烷生成乙烷和乙烯 在二元或三元碱性金属氧化物催化下，甲烷在CO2的氧化下可转化成乙
烷或乙烯。研究发现目前对此反应活性最大的催化剂为2% Li2O/MgO，但C2烃的产率只有5.7%。而依据经济评
估，C2烃收率超过30%是实现甲烷氧化偶联工业化的重要前提。因此未来需加强在催化剂方面的研究工作，以提
高催化剂的活性，如果能实现在较温和的条件下生成C2烃，那将又是一场工业革命。
3．CO2加氢制甲烷 由法国化学家Paul Sabatier首先提出的CO2甲烷化技术备受关注。CO2与H2按一
定比例混合，以Ru、Ni、Co、Fe等Ⅷ族元素为活性催化组分，以海泡石、TiO2、ZrO2等氧化物为催化剂载体。
CO2加氢甲烷化技术相对比较成熟，在航天领域已有应用，近几年在我国关于催化剂的开发是一个热点。
4．CO2加氢合成二甲醚 CO2加氢直接合成二甲醚还处于探索阶段，我国很多研究单位正在进行催化剂的
研究，多为复合催化剂即具有脱氢脱水双功能，但是这种双功能催化剂活性组分的匹配和失活问题等仍需进一步
的研究。
5．CO2选择性氧化甲烷产生甲醛 由于甲醛是石化工业中最重要基本化学物质之一，且用量在逐年上升，
CO2选择性氧化甲烷生产甲醛为合成甲醛开辟了一条价廉、高效、绿色的新路，因此该反应无论对环保还是对工
业都极具重要意义。虽然目前此反应还需较高的温度，而且甲醛的最高产率仅为4.2%，选择性为22%，但因其有
很好的工业应用价值，还是一个值得深入研究的方向。
6．CO2对乙烷的氧化作用 CO2氧化乙烷脱氢制乙烯是一个新工艺，通过有效抑制反应中间产物的深度氧
化以提高乙烯选择性，与传统的乙烷高温水蒸气裂解制乙烯相比，该工艺具有反应温度低和催化剂表面积碳少等
优点，已在国内外学术界引起广泛的关注。
7．CO2合成水性聚氨酯材料 水性聚氨酯是对人体及环境无毒无害的新型涂料，CO2合成水性聚氨酯材料
是当前研究开发的热点，但国内对这方面的研究还基本处于空白阶段，报道也极少。
CO2的综合利用与化石原料使用所排放的 CO2量之间存在着数量级的差距，不能奢望仅通过 CO2利用来实现
温室气体的减排，必须在能源利用等方面加强措施。但是作为大量存在的廉价碳资源的有效利用方法之一，CO2
的利用无疑具有环境、资源和经济效益等多方面的意义。希望国家尽快出台保护性和引导性政策促进产业链的延
伸，加快下游应用的工业化进程，确保我国的减碳指标在合理合法的基础上有序进行(二氧化碳更多资源利用途
径敬请关注本刊下期报道“延伸CO2产业链，促进行业健康发展”)。