中國碳核算數據庫（CEADs）有效數據顯示，2022年，中國碳排放量累計110億噸，約占全球碳排放量的28.87%。其中，工業排放量42億噸，占全國排放量的38.18%。創新性應用CCUS技術成為實現碳達峰碳中和的重要技術手段。

    何為CCUS技術？CCUS（碳捕集、利用與封存）是指二氧化碳捕集、運輸及再利用或安全封存的技術組合，是當前全球公認最具潛力，最具實效的減排手段。

在整套碳轉換流程中，碳捕集是首要環節。在石化行業中，目前最先進和被廣泛采用的碳捕獲技術是化學吸附和物理分離，也就是利用二氧化碳和化學溶劑之間的反應，或者是吸附劑、新型膜來抽離出二氧化碳。

     從產業鏈來看，碳捕集是最關鍵的部分，也是成本和能耗的最大來源。而碳利用與封存是CCUS經濟效益的重要產出部分，也是技術的難點。全國石化行業圍繞CCUS產業鏈的投資主要集中在碳捕集和碳利用、封存兩個細分領域。

石化行業碳捕集的方法按照對燃料、氧化劑和燃燒產物采用的措施，可以分為燃燒前捕集、純氧燃燒和燃燒后捕集3種。

燃燒前捕集是相對成本較低、效率較高的一種方法。此方法將化石燃料氣化成合成氣(主要成分為H2和CO)，然后通過變換反應將CO轉化為CO2，再通過溶劑吸收等方法將H2和CO2分離開對CO2進行收集。但此技術局限于基于煤氣化聯合發電裝置(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC)，因此以此技術投產的項目較少。

富氧燃燒技術采用純氧或者富氧將化石燃料進行燃燒，燃燒后的主要產物為CO2、水和一些惰性組分。水蒸氣冷凝后，通過低溫閃蒸提純CO2，提純后的CO2濃度可達80%～98 vol%，提高了CO2捕集率。

燃燒后捕集技術是當前煉廠應用較為廣泛且成熟的技術，該技術具有較高的選擇性和捕集率。常用的方法如化學吸收法、膜分離法、物理吸附法等。化學吸附法被認為是當前最有市場前景的吸附方法，在化學吸附中，胺類溶液以其吸收效果好的特點被廣泛應用。

從國內外項目經驗看，地下封存、驅油和食品級利用，是當前較主流的方向。

• 碳利用

CCUS-EOR (Enhanced oil recovery，強化采油)技術可以通過CO2把煤化工或天然氣化工產生的碳源和油田聯系起來，有較好的收益，該技術通過把捕集來的CO2注入到油田中，使即將枯竭的油田再次采出石油的同時，也將CO2永久地貯存在地下。CO2驅油的主要原理是降低原油粘度、增加原油內能，從而提高原油流動性并增加油層壓力。CO2制化肥和食品級CO2商業利用也是目前較成熟的碳利用項目。

國外近年來碳利用有很多新興的利用方向，如荷蘭和日本均有較大規模的將工業產生的CO2送到園林，作為溫室氣體來強化植物生長的項目。包括溫室氣體利用技術在內，國外處于示范項目階段碳利用技術有CO2制化肥、油田驅油、食品級應用等;正處于發展階段的有CO2制聚合物、CO2甲烷化重整、CO2加氫制甲醇、海藻培育、動力循環等;尚處于理論研究階段的方向有CO2制碳纖維和乙酸等。

國內新興的碳利用方向主要有CO2加氫制甲醇、CO2加氫制異構烷烴、CO2加氫制芳烴、CO2甲烷化重整等，如山西煤化所、大連化物所、中科院上海研究院、大連理工大學等，對這些技術進行了研究，但大多都處在催化劑研究的理論研究階段或中試階段。

• 碳封存

CO2捕集后，可以通過泵送到地下、海底長期儲存，或直接通過強化自然生物學作用把CO2儲存在植物、土地和地下沉積物中。當前的碳封存技術主要分為以下2種:

第一種是將CO2高壓液化注入海洋底。基于CO2的理化性質，在海平面2.5 km以下，CO2主要以液態的形式存在。由于密度大于海水密度，將這一區域作為海洋碳封存的安全區域。

第二種是將CO2進行地質封存。在地下0.8～1.0 km這一高度區域內，超臨界狀態的CO2具有流體性質。基于CO2的理化性質改變，可實現地質碳封存。

油氣田碳捕集技術研究方向化學溶劑吸收法是對低壓中濃度碳源進行碳捕集最成熟、最經濟的技術，并且對于已建裝置最容易實現改造。其研究方向將是更低能耗的新型化學吸收劑，如新型胺液吸收劑和相變吸收劑。

對于已研發的部分實驗能耗為 2.0 GJth/t CO2的吸收劑，應加快中試和現場試驗應用進程。對低壓低濃度碳源進行碳捕集尚無經濟可行的成熟技術，復合胺吸收體系吸收基本是唯一可行的方法，下一步應開展新型低能耗溶劑的研發和全廠全流程能量優化。近幾年石油化工研究院將低成本捕集作為技術攻關的核心，采用AI量子化學計算技術，挖掘化學溶劑基因庫配方，開發了新一代吸收溶劑PC-1，在提高處理量的同時減少了設備體積和占地，大幅降低捕集成本。新溶劑的吸收解吸性能大幅提升，解決了含氧煙氣氛圍下溶劑氧化降解與腐蝕失控導致成本上升的難題。在復雜組分氣體處理量每小時5萬立方米的條件下，二氧化碳純度穩定達到99.7%以上，新溶劑運作效率較傳統胺提高20%以上，預計節約成本超過20%。

膜分離法具有良好的發展前景，未來應加快開發新型高CO2分離膜和基于膜分離法的組合技術， 如膜分離法+變壓吸附法、膜分離法+化學溶劑吸 收法等，尤其是開展中規模（30×104～100×104 t/a）、大規模（≥100×104 t/a）的組合技術研究，這 也是實現對低壓碳源進行碳捕集高效經濟的發展方向之一。

CCUS技術涉及到CO2的捕集、運輸及封存利用， 就整條產業鏈而言，成本高是制約其發展的重要因素， 這是由于煙道氣中的主要成分為氮氣，而CO2的含量相對較低，從而導致分離能耗大，捕集成本高。

而對于石油行業，為了滿足石油開發的需求，提高石油采收率，通常將CO2注入油氣層進行驅油，氣源多數來自燃煤電廠煙道氣中的 CO2，捕集到的CO2又要通過 管道運輸到相應油井處，成本較高。

相較其他制氫技術，現階段煤制氫與CCUS技術的集成應用具備顯著的成本優勢；CCUS技術可降低煤制氫過程約90%的二氧化碳排放，但相比可再生能源制氫其碳足跡仍是短板；新疆、山西、陜西 及內蒙古等地區可作為推廣煤制氫與CCUS技術集成應用的優先區域；煤制氫與CCUS 技術集成應用面臨的挑戰主要包括缺乏公眾認可度以及與可再生能源之間的競爭。這有可能對煤制氫與CCUS技術的集成應用潛力形成嚴重制約，阻礙其長遠發展。 

未來已來，石化行業CCUS技術大有可為。