項目（mù）背景

    氣候變（biàn）化是當今世界麵臨的（de）嚴峻挑戰，全球平均氣溫上升帶來的冰川融化、海平（píng）麵上升等（děng）變（biàn）化，極大威脅著許（xǔ）多生物的生存環境，甚至導致物（wù）種滅絕的危機。目前國內外（wài）眾多研究學者認（rèn）為以二（èr）氧化碳（CO₂）為主的人（rén）為溫室氣體排放是全球變暖的主要原（yuán）因，自工（gōng）業革命（1850年）以來，世界能（néng）源消耗逐年增加，隨著人為CO₂排（pái）放的增加，全（quán）球氣溫逐漸上升（shēng），2017年全（quán）球表麵平均氣溫比前工業革命前水平（píng）上升1.0℃。政府間氣候變化（IPCC）報告指出，為維持自然係統的生態平衡，保證人類生存安（ān）全，到2030至2050年（nián），全球氣溫上（shàng）升應控製（zhì）在1.5℃。美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）2020年（nián）發表報告稱2011-2020是全球有記錄以來最熱的（de）十年，地球表麵溫度相比（bǐ）20世紀增加了（le）0.82˚C。因此（cǐ）如何高效控製CO₂排（pái）放變得至關重要。

全球氣（qì）溫上升與累積（jī）人為CO₂排放的變化（huà）關（guān）係（來源：IPCC）

全球溫（wēn）度變化表（數據來源：NOAA）

    化石燃料發電廠尤其是燃煤電廠是CO₂最大的固定集中排放源，且這一趨勢（shì）在可預見的未來不會改變。在全球範圍節能減排的背景下（xià），碳捕（bǔ）集、利用與封存（Carbon Capture，Utilization and Storage，即CCUS）技術（shù）仍然是快速有效減少CO₂排放的關鍵（jiàn）解決方案，可將捕集（jí）的（de）CO₂運輸（shū）利用或以超臨（lín）界狀態儲存在深海地（dì）質（zhì）井（jǐng）中。

    根據全球CCUS研究院2018年的預測，要想在2060年達到巴黎目標，必須通過CCUS實現14%的累計CO₂減排。

    聯合國政府間氣（qì）候變化專門委員會在《IPCC全（quán）球（qiú）升溫1.5℃特別報告》中指出， 2030年不同路徑CCUS的減排量為1~4億噸/年，2050年減排量為30~68億噸/年。

世界主要國家及地區（qū）CCUS地質封存潛力及CO₂累計排放量（來源：IPCC）

    如（rú）上圖所示，我國是世界上CO₂排放最（zuì）多也是應對氣（qì）候變化最脆弱的國（guó）家之一，因此，2020年9月22日，中國政府在第75屆聯合國大會上鄭（zhèng）重宣布：“中國將提高（gāo）國家自主貢獻力度（dù），采取更加有力的政（zhèng）策和措施， CO₂排放力爭於2030年前達到峰值，努力爭取2060年（nián）前實現碳中和（hé）。”

    這是中國對全球氣候治理和落實《巴黎協定》的積極舉措，也為我國應（yīng）對氣候變化和（hé）綠色低碳發展明確了目標與方向，為強化全球氣候行動注入了強大的政治推動力（lì）。

    產業政策

    氣（qì）候變化是人類麵臨的（de）最嚴峻挑戰，共同應對氣候變化是全人類共同（tóng）的責任。為積（jī）極（jí）應對氣候變化，世（shì）界主要國家紛紛結合自身發展現狀（zhuàng），提出碳達峰和碳中和（簡稱“雙碳”）戰略目標並製定路線圖。“雙碳”行動有（yǒu）助於推動形（xíng）成節約資源和保護環境的產業結（jié）構、生產方式、生活方（fāng）式、空間格局，是助推經濟社會綠色轉型和係統性深刻（kè）變革（gé）的重要途徑。初步統計，截至（zhì）2020年底，全球已有（yǒu）120多個國家提出了“雙（shuāng）碳”目標。蘇裏南和不丹已經實現（xiàn）碳中（zhōng）和，率先進（jìn）入負排放時代。

    發達國家碳中和主要行（háng）動對我國有3點啟示：一是積極構（gòu）建適應我國碳中和目標的政策（cè）管（guǎn）理手段和發展方式，包（bāo）括製定和完善我（wǒ）國碳中（zhōng）和的目標、時間表和路線圖，加快發展循環經（jīng）濟，健全和完善碳交易市場等（děng）；二是分類施策，製定（dìng）重點領域碳中（zhōng）和行動方案，製定符合國情的能源發展路徑，推進（jìn）交通領域結構性減排，推動建（jiàn）築領域電氣化，推進工業領域節能降（jiàng）耗等；三是積極發展氫能、CCUS、生物質等新興技術和產業，助（zhù）力碳中和目（mù）標實現。

    應用前景

    碳捕集（jí）、利用與封存（CCUS）是目前實現化石能源低碳化利用的唯一技術選擇，CCUS是碳中和目標下保持電力係統靈活性（xìng）的主要技術手段。

    CCUS是（shì）鋼鐵、水泥等難以減排的行業（yè）低碳轉型（xíng）的可行技術選擇，它與新能（néng）源耦合的負排放技術是實現碳中和目標的托底技術保障。

CO2捕集、利（lì）用與（yǔ）封（fēng）存（CCUS）技術

    全球碳捕集與封存（cún）研（yán）究院發布（bù）的（de）《全球碳捕（bǔ）集與封存現狀2021》中提到，全球CCUS項目連續四年呈向上趨（qū）勢（shì），總捕集能（néng）力（lì）增長了32%。2021年（nián）新增了71個CCUS商業項目，使全（quán）球CCUS商業項目增加到了135個，其中27個項目已進入運行，每年捕集能力達4000萬噸。

    全球碳捕集封存研究院首席執行官傑拉德·丹尼爾（ěr）斯（sī）（Jarad Daniels）曾預測，到本世紀（jì）中葉，CCUS年產能將（jiāng）從4000萬噸增長至數十億噸。預計未來30年，該產業需要（yào）6550億美元至1.28萬億美元的（de）投資。

    CCUS市場潛力巨大：根據國內外研究結（jié）果，碳中和（hé）目標下中國CCUS減排需求為2030年0.2~4.08億噸；2050年6~14.5億噸，2060年將達到10~18.2億噸。

2025-2050中國CCUS產值（zhí）規模預測

    CCUS對於我國碳中和使不可或（huò）缺的技術，在國家層麵或將製（zhì）定CCUS總體發展規劃，並將CCUS技術作為（wéi）國家重大科技專項予以支持（chí），搭建係（xì）統（tǒng）的政策框架體係（xì），有序推動CCUS在石化、化工、電力（lì）、鋼鐵、水泥等行業的應用。

    CCUS技術的中國（guó）產值規模按保守情形估計2025~2050年平均年增長率為11.87%。

中（zhōng）國CCUS項目分（fèn）布圖（來源（yuán）：2021中國CCUS 年度報告）

    截止2021年中國約有（yǒu）40個CCUS示範項目處於運行或建設中，捕（bǔ）集能力達到300萬噸/年，以石油、煤化工、電力等行業小規（guī）模的捕（bǔ）集驅油示範為主。目前中國已具備大規模實現（xiàn）CO₂的捕集、利用及封存的工程能力和經驗。國家能源集團鄂爾多斯項目已開展10萬噸/年規模的碳捕集全流程（chéng）示範。中石油吉林油田CO₂強化石油（yóu）開采（CO₂-EOR）項目是全球在運（yùn）行21個大型CCUS項目中唯一中國項目，也是亞洲最大的EOR項目，累計已注入CO₂超過200萬噸。中石化（huà）於2021年啟動建設齊魯（lǔ）石（shí）化——勝利油田CCUS項目（國內首個百萬噸級）。

    技術介紹

    二（èr）氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術是指（zhǐ）將（jiāng）CO₂從工業過程、能源利用或大氣中分離出來，直接加以利用或注入地層以實現CO₂永久（jiǔ）減排的過程。它不僅實現了化石（shí）能源低碳利用，促進鋼鐵、水泥等難減排行業的汙染物深度減排，還可在滿足碳約束條件下保持燃（rán）煤發電係統的靈活（huó）性，保（bǎo）障電力安全穩定供應，是中國實現碳達峰、碳中和目標不可或缺的重要技術，按（àn）流程可（kě）分為CO₂捕集（jí）、輸送、利用和封存四大環節。

    技術路線

    二氧化碳捕集利用及封（fēng）存技術路線可分為三大過程（chéng）。首（shǒu）先是從不同的二氧化碳排放源如電廠（chǎng）、水泥廠、鋼鐵生產（chǎn）行業等捕集二氧化碳（tàn）的過程，隨後（hòu）氣體經過壓縮後通過管道或交通工具（jù）運輸方（fāng）式（shì）對捕集後的二氧化碳進行運輸，最後可將二氧化碳（tàn）注入到地下如鹽水層、枯竭（jié）的油（yóu）氣田和不可（kě）開采的煤層等，以地質封存方式（shì）達到減排目的。另一種則是（shì）將捕集（jí）後的二氧化碳進行工業再利用，如製造建材、生（shēng）成甲醇、乙醇等產物。

二氧化碳CCUS技術路線示意圖

    二氧化碳捕（bǔ）集是指將二氧化碳從工業過程、能源（yuán）利用或大氣中（zhōng）分離處理的過程，二氧化碳捕集被認為是CCUS技術中的核心部分，也是阻礙CCUS技術（shù）可（kě）持續發展的重要難點。目前二氧化碳捕集的三大技術路線（xiàn）位（wèi）燃燒前捕集、燃燒後捕集和富氧燃燒技術。

二氧化碳捕集（jí）的三（sān）大技（jì）術路線

    燃燒（shāo）前捕集：在碳基燃料燃燒前，首先將其化學能從碳中轉移（yí）出來，然後（hòu）再和攜帶能量（liàng）得其他物（wù）質進行分離，從而實現碳在燃燒前進行捕集。主要應用於整體煤氣化（huà）聯合循環發電係統（IGCC），技術（shù）發展比較成熟。整體處於工業示範（fàn）階段，與國際先進水平同步。

    燃燒後捕集：從燃燒設備後的煙氣中捕集或分離二氧化碳，對原有係統繼（jì）承程度高，適用於各類（lèi）改造和新建電廠的二氧化碳減（jiǎn）排，技術相對成熟。目前應用（yòng）潛力最大的是燃（rán）燒後化學吸收法，國際上已處於商業化應（yīng）用階段。

    富（fù）氧燃（rán）燒：利用空分係統製取富（fù）氧或（huò）純氧氣（qì）體，然（rán）後將燃料與氧（yǎng）氣一同輸送到專門的純氧燃燒爐進行燃燒，生產煙氣（qì）的主要成分是二（èr）氧化碳和（hé）水蒸氣，煙氣中（zhōng）的二氧化碳質量濃度可達95%以上，目前仍處（chù）於（yú）研究階段。

    富氧燃燒技術排煙損失少，鍋爐效率高，然而製氧設備成（chéng）本及能（néng）耗高是（shì）阻礙其工（gōng）業化應用的關（guān）鍵難點。而燃燒前捕集技術理論上成本相比燃燒後捕集技術及富氧燃燒技術分別可降（jiàng）低38%~45%和21%~24%，但由於其（qí）對現有電廠改造（zào）較大且涉（shè）及設備較為複雜（zá），因此改造成（chéng）本高限製了其商業（yè）化道（dào）路。而燃燒（shāo）後捕集技術由於其電廠適配性高，僅需在後端增（zēng）加CO₂捕集裝置，是三種CO₂捕集技術（shù）中最具有工（gōng）業化應用前景的技（jì）術。

    燃燒（shāo）後捕集技術其原理（lǐ）為經過冷卻處理後（hòu）的煙氣送入（rù）至吸收（shōu）塔中，通過不同（tóng）方（fāng）法如化學吸收法、固體吸附（fù）法以及膜吸收法等吸收煙氣中CO₂組分（fèn）。隨後富集CO₂的吸（xī）收劑富液被送入至（zhì）高溫解吸塔中（zhōng）解吸CO₂，得到高（gāo）純度CO₂再生（shēng）氣。而解吸後的吸收劑貧液則直接送回吸收塔中繼續吸收CO₂，實現CO₂吸收——解吸持續循（xún）環。

三種CO₂捕集技術優缺點對比（bǐ）

    CO₂分離技術對比

    二氧化碳捕集中（zhōng）關鍵技（jì）術為（wéi）CO₂分離（lí）技術， 根據（jù）過程機理，CO₂分離技術可分為吸收、吸附、膜分離、低溫分餾等。化學吸收法技術相對成熟、捕集效率高，且不需要對電廠進行大規模的改造，具有較強的適應性和工業應用基礎，因此在諸多技術路線中最具有大規模捕集（jí）潛（qián）力（lì）。當前，化學溶劑吸收法尤其是胺吸收法是最成熟的燃（rán）燒後捕集技術。

CO₂分離技術對（duì）比

    CO₂吸收劑對比

各種（zhǒng）醇胺吸收劑的比較分析表

不同醇胺溶液常壓下對煙氣中二氧化碳的脫除率

    CO₂吸收與再生工藝

CO₂化學吸收與再生工藝流程圖

    經過脫硫、脫硝及除塵（chén）後的燃（rán）煤煙氣經過初（chū）步冷卻（40 ˚C）和增壓後，從吸收塔底部進入，在（zài）塔內與從塔（tǎ）頂噴射的吸（xī）收劑逆向接觸，從而使（shǐ）得吸收劑與煙氣中的CO₂組分發生反應生（shēng）成吸收（shōu）產（chǎn）物（氨（ān）基甲（jiǎ）酸鹽、碳酸（suān）/碳酸氫鹽）。脫除CO₂後的煙氣從吸收塔塔頂排出（chū），吸收CO₂後的吸收劑富液經由富液泵抽（chōu）離吸收塔，在貧富液換熱器中與吸收劑貧液進行熱交換後，送入高溫解吸（xī）塔進行再生。吸收劑富液中CO₂在熱（rè）與蒸汽的作用下被釋放，從解吸塔塔（tǎ）頂排出經過冷凝和幹燥後進行（háng）壓縮，以便後續運輸及封存。解吸CO₂後的吸收劑貧液通過貧液泵進入（rù）貧富液換熱器換熱，隨後通過貧液冷卻器冷卻後（hòu）再次（cì）送回吸收塔頂部進（jìn）行吸收，以達到循環脫（tuō）除（chú）CO₂目（mù）的。

CO₂化學吸收塔示意圖

    進入吸收裝置的煙氣指標

    溫度不宜高（gāo）於45℃

    粉塵含量不宜（yí）大於5mg/Nm³

    SO₂含量不宜大於10mg/Nm³

    NOx含量不宜大於50mg/Nm³

    二氧（yǎng）化碳吸收與解吸設計要點

    吸收劑應選用吸收（shōu）二氧（yǎng）化碳的能力強、再生性能好、腐（fǔ）蝕性小、不易降解的溶劑。

    二氧化碳（tàn）吸收與解吸係統應保持水平衡

    二氧化碳吸收與解吸係（xì）統的能量應回收利用

    吸收劑應定期再（zài）生回用

    吸收塔、解吸塔宜（yí）采（cǎi）用填料塔，吸（xī）收塔的填料高度不易高於20m，解吸塔的填（tián）料高度不易高於（yú）15m。

    吸收塔、解吸塔的設計（jì）空塔氣速宜取（qǔ）泛點氣速的50%~70%。

    進入吸收塔的貧液溫度宜為40℃~50℃，解吸塔底的溫度宜為100℃~125℃。

    吸收塔洗滌係統補充用水應（yīng）采（cǎi）用脫鹽水。

燃煤電站CO₂捕集係統流程圖

    爐膛尾部煙氣平均分成3份並送至吸收塔底部。為提（tí）高吸收塔捕集CO₂效率， 吸收塔入口煙氣溫度要維持在313K-323K之間。同時爐膛尾部煙氣需經過 脫硫、脫硝（xiāo）、除塵等處理，以防止汙染（rǎn） 吸收溶劑。

    汽輪機中低壓（yā）缸抽汽至（zhì）再沸器。從汽輪 機中低壓缸（gāng）連（lián）接處抽汽是能兼顧發電量和CO₂捕集效率（lǜ）的最優選（xuǎn）擇，此時（shí）汽輪機抽汽為過熱蒸汽狀態，壓力約為4-6bar。同時為防止再沸器工作溫度過高，需要對汽輪機抽汽進行噴水降溫，一般降低（dī）至略高於抽汽壓力下的飽和溫度。

針對燃燒後捕集工藝，不同排放源的CO₂吸收法捕（bǔ）集技術對比

    CO₂吸（xī）收與再生（shēng）成（chéng）本分析

    對於二氧化碳捕集環節，在整個（gè）CCUS過程中占有較大的能耗比重，其中最主要（yào）的（de）能耗來自（zì）吸（xī）收劑再生塔所需（xū）的低壓蒸汽，因此（cǐ）再生能耗的降低才能實現捕集環節成本的下降。

    目前，國內已進行的CO₂吸收法捕集（jí）裝置再生能耗在2.4~3.2GJ/t CO₂，國（guó）內碳捕集成本在300～500元/t CO₂之間。據預測，到2025年捕集成本將（jiāng）至250元/t CO₂，再生能（néng）耗將至2.0~2.2GJ/t CO₂，到2030年捕集成本（běn）將至150元/t CO₂，再生能耗將至（zhì）1.8GJ/t CO₂。

基於MEA工藝係統的(a)主要設備投資（zī）與(b)運行成本占比

我國碳捕集利用與封存技術發展研究

    CO₂壓（yā）縮精製工藝流程

    二氧化碳的壓縮液化精製是將吸收再（zài）生（shēng）裝置捕集的二氧化碳氣體轉化成工業（yè）液體二氧化碳或食品（pǐn）級液體二氧化碳，並將其存儲的過程。其基（jī）本的技術路線示意圖如圖所示，包括二（èr）氧（yǎng）化碳的壓縮、吸（xī）附（fù）、幹燥、液化與精餾提純。具（jù）有工藝技術與設備成熟可靠、技術安全性高、產品純度（dù）高等技術特點。

二氧化碳壓縮精製（zhì）工藝流程（chéng）圖

    二氧化碳（tàn）壓縮（suō）精製工藝流程如圖所示，來自回流罐的粗二氧化碳氣體經緩衝罐進入（rù）二氧化碳壓縮（suō）機，壓縮到約2.5MPa並經換熱器冷卻脫除大部分遊離水後進入吸（xī）附塔，脫（tuō）除含硫組分和其（qí）它雜質，然後進入幹燥塔進行深度脫（tuō）水。脫水後（hòu）的二氧化（huà）碳氣體進（jìn）入液化器，與在-14℃條件下與（yǔ）製冷劑換（huàn）熱被液化，之後進（jìn）入提純塔（tǎ）精餾提純，塔頂排（pái）出不凝氣，塔底產出合格（gé）的液體二氧化碳產品，液體二氧化碳經產品泵與過冷器後進入儲罐（guàn）儲存。

    CO₂壓縮

    二氧化碳氣體臨界溫度為31.2℃，臨界壓力為7.38MPa。工業生產中（zhōng），二氧化碳的壓縮液化有高壓液化法和低溫液化法。

    高（gāo）壓液化法，一般將二氧（yǎng）化碳（tàn）氣體經壓縮機壓縮到（dào）8MPa的較高壓力，然後冷卻到常溫30℃進行（háng）液化。 低（dī）溫液化法，一般將（jiāng）二氧化（huà）碳（tàn）壓縮工段壓縮機出口壓力控（kòng）製在2.5MPa，然後將其冷（lěng）卻到低於-20℃進行液化。

    煙氣碳捕集裝置一般采用（yòng）低溫液化法，壓縮機進入壓力一般在常壓至110kPa，壓縮機出口壓力在2.0MPa至（zhì）2.5MPa範圍內。

    二氧化碳壓縮機的（de）選型，可參照以下原則：

    氣量較大時，宜選用離心式壓縮機；

    壓比較大、氣量較（jiào）小時，宜選用往複式壓縮機；

    壓比較小、氣量較小時（shí），宜選用螺杆式壓縮機。

二氧化碳壓縮機

    CO₂吸附精製、幹燥脫水

    二氧化碳吸附精製主要是脫除含硫（liú）組分和其他雜質。二氧化碳吸（xī）附精製工藝一般采用（yòng）雙塔固定床吸附，操（cāo）作運行時，一台吸附塔處於運行狀態，另一台吸附塔處於備用狀態。常用的吸附脫硫劑為活（huó）性炭，具有轉（zhuǎn）化、吸收有機硫和無機硫的雙重作用，特別適用於原料氣中硫含量不高，且要求高精度脫除有機硫和無機（jī）硫的生產工藝（yì）。

    二氧化碳（tàn）氣（qì）體（tǐ）中的少量的遊離水和飽和水通常采用（yòng）物理吸附法去除。《工業液（yè）體二氧（yǎng）化碳（tàn）》GB/T 6052-2011對液體二氧化碳水分露點要求為-65℃。二氧化（huà）碳幹燥脫水常用的脫水吸附劑有（yǒu）活性氧化鋁、分子篩、矽膠等吸附劑。分（fèn）子（zǐ）篩脫水一（yī）般用於水露點要求（qiú）控製較（jiào）低的場合，其（qí）露點深度可達到-90℃。

二氧化碳吸（xī）附精製及幹燥（zào）脫水設備

    CO₂液化提純

    煙氣碳捕集（jí）裝置一般采用（yòng）低溫液化法，液化溫度在-14℃左右，製冷劑（jì）介質可以采用氟利昂或液（yè）氨，在節能及（jí）投（tóu）資成本方麵綜合考慮，優選液氨製冷劑。

    液氨製冷機組是為二氧化碳液化提供冷量的關鍵設備，工藝流程圖如圖所示，包括氨製冷壓縮機、氨氣（qì）冷凝器、液氨儲罐（guàn）、液氨蒸發器以及壓縮機潤滑油路所需的部件。氨製冷壓縮機可采用雙級往複式壓縮（suō）機或雙級（jí）螺杆式壓縮機。

    CO₂儲運

    液體（tǐ）二氧化碳（tàn）的儲（chǔ）存可以采用（yòng）立式、臥式或（huò）球形儲罐，對（duì）於單（dān）罐容積小於或等於200m³的小型儲罐采用真空粉末絕熱罐。

    液體二氧化碳儲運工（gōng）藝流程圖如下圖所示，來自產品泵的液體二氧化碳經管（guǎn）道輸送至球罐A或B，球罐A或B內的液體二氧化碳（tàn）經（jīng）裝車泵通過（guò）裝車鶴管進入（rù）運輸罐車，完成二氧化碳的儲存運輸。

液體二氧化碳儲運工藝流程圖

液體二氧化碳生產儲運裝置圖

    CO₂壓縮精製成本分析

1萬Nm³/h煙氣CO₂捕（bǔ）集（jí）裝置的壓縮液化精製工段的運行（háng）成本分析如下表所（suǒ）示

    CO₂利用

    降低CCUS技術實施成本的關鍵在於找到（dào）合適的利用（yòng）技術。包括提（tí）高石油（yóu）采收率技術（Enhanced oil recovery，EOR，當前主要應用在陸上）、化學利用技術和生物利（lì）用技術。目前行業正在衍生新的技術發展趨勢，包（bāo）括諸如在離岸海上油田中開發EOR項（xiàng）目和利用二氧化碳（tàn）直接合成澱粉（fěn）等（děng）。在各類利用技術的應用上（shàng），EOR具有經濟價值，因（yīn）而被認為是短期（qī）內（nèi）更可行的方案。然而油價下行（háng）壓力可能影響相關需求，預計EOR需求會在2035~2040年達到頂峰，隨後下降。化（huà）學利用技術包括在化（huà）工生產過程中使用二氧化碳，如有機碳酸鹽、煤化工等，生物利用技術將二氧化碳用於食（shí）品和飲料生（shēng）產（chǎn）。

    CO₂加氫製甲醇

    中國中化5000噸二氧化碳加氫製甲醇中試裝置開車（chē）。魯西集團5000噸/年二氧化碳加氫製甲醇中試裝置（zhì）一次開車成（chéng）功標誌著中國中化戰略性產業化項目（mù）（GREAT10）“二氧化碳高效加氫製甲醇”初步達成目（mù）標。

    二氧化碳加氫製甲醇具有顯著減（jiǎn）碳效應，有助於緩解魯西集團發展中麵臨的（de）碳減排壓力，鞏固煤化工副產二氧化碳——甲醇——烯烴——新材料/精細化學品低（dī）碳產業鏈，提高魯西產業鏈一體化水平，助（zhù）力中國中化達成“雙碳”減排目標。

    甲烷二氧化碳重（chóng）整製合（hé）成氣後製備高附加值化工產品

    合成氣（H2/CO）是重要的化工原料，被化學工業（yè）譽為“合成工業的基石”。合成氣主要是通過（guò）CH4水蒸氣重整的方法（fǎ）製備：CH4+H2O→CO+3H2，而甲烷二（èr）氧化碳重整技術則同時消耗兩種（zhǒng）溫室氣（qì）體（甲烷、二（èr）氧化碳），獲得合成工業 前驅物——合（hé）成氣（qì），兼具（jù）環保性和經濟效益：CH4+CO2→2CO+2H2。而轉化成（chéng）合成氣後將會有無限可能，如合成甲醇、丁（dīng）醇、丁醛、甲酸、草酸、二甲醚、乙二（èr）醇等各類烴醇醚類（lèi）高附加值（zhí）化（huà）工產品（pǐn），可以通過費托合成製得發動機燃料。

    二氧（yǎng）化碳捕集——礦化混凝土建材（cái）技術

    CCUS（碳捕集、利用與封存）技術是實現碳中和的關鍵減排路徑（jìng）之（zhī）一，其中二氧化碳（tàn）礦化混（hún）凝土技術被廣（guǎng）泛（fàn）認（rèn）為（wéi）是在發展中國家最有潛力的利用技術路線。其技術原理則是通過將工業排放的二氧化碳與（yǔ）早期水化成型後的混凝（níng）土中膠（jiāo）凝成分和（hé）其他堿性（xìng）鈣、鎂（měi）組分之（zhī）間形成礦化（huà）反應，在混凝土內部孔隙和界麵（miàn）結構處形成碳酸鹽產（chǎn）物，並通過填充效應、界麵過渡區消除效應和產物層效（xiào）應等實（shí）現混凝土（tǔ）的強度和（hé）耐久性改善，同時達到碳固定的效果。利用CCUS技術生（shēng）產（chǎn）的固碳混凝土建材近期在（zài）國內香港（gǎng）地區進行使用，這也是首個在中國應用二（èr）氧化碳礦化混凝（níng）土建材的建築項目。該（gāi）款擁有固碳屬性的混（hún）凝土將幫助香港有機資源回收中心二（èr）期（qī）工程（O·PARK2）項（xiàng）目在施工階段大（dà）幅降（jiàng）低碳足跡，助力其成為全國首個在施工期內實現碳中和的綠色（sè）工（gōng）程。

再生骨料（liào）礦化原理示意圖

    國內CCUS項目工（gōng）程

國內CCUS項目

國（guó）內某電廠煙氣二氧化碳捕集示範裝置

國內某知名水泥廠二氧化碳捕集示範裝置

國內某知（zhī）名水泥廠（chǎng）二氧化碳捕（bǔ）集（jí）示範裝置

國內CCUS項目

國內CCUS項目（mù）

我國首個（gè）百（bǎi）萬噸級CCUS（碳捕集、利用與封存）項（xiàng）目（mù）：齊魯（lǔ）石化——勝利油田CCUS項目全（quán）麵建成

國家能源集團年產15萬噸CCUS示範工（gōng）程

    年產30萬噸煤化工CO₂捕集項目在國家重要能源基地——陝西榆林建成投產，此次投產的項目依托煤（méi）製甲醇裝置及設施生產的高純度CO₂氣體為原料進行捕集，全部（bù）用於陝北地區油田驅油和（hé）地質封存，將二氧化碳打入地下，將油驅出來（lái）。據了（le）解，項目捕集能耗1.36吉焦/噸，成本105元/噸，是（shì）國內CO₂捕集項目（mù）中能耗（hào）和成本較低的裝置（zhì）之一，項目投（tóu）產後，每年可減（jiǎn）排二氧化（huà）碳30萬噸，相當於（yú）植樹1668萬棵。

    國內某CCUS示範工（gōng）程投運後可實現CO₂捕集（jí）率大於90%、CO₂濃度大於99%、吸收劑再（zài）生熱耗低於2.4GJ/tCO2，整體性能指標（biāo）達到國際（jì）領先（xiān）水平，為我國燃煤電廠大規模碳捕集和巴黎協定框架下（xià）國家自主貢獻碳減排目標提供（gòng）技術支撐。

    該工程應用於大規（guī）模工（gōng）業化生（shēng）產，具有顯著的環境效益和社會效益，可為（wéi）我國“碳達峰”“碳中和”事業做出重要貢獻。

    以（yǐ）上就是我（wǒ）們根據國家實現“雙碳”目標現狀和政策，和大（dà）家探討的二（èr）氧化碳捕集、利用及封存這項技術的項目背景（jǐng）、技術要點和應用前景。