碳捕集與利用
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
碳捕集與利用的實(shí)例教程
CCUS是溫室氣體減排的關(guān)鍵技術(shù)，其發(fā)展對(duì)于促進(jìn)化石能源的高效利用、如期實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)愿景具有重要意義。目前，我國CCUS仍處于發(fā)展早期，部分先進(jìn)技術(shù)尚處于研究階段。未來，隨著政策支持不斷、關(guān)鍵技術(shù)逐步成熟以及各行業(yè)巨大減排需求拉動(dòng)，我國CCUS將向著低成本、商業(yè)化、集群化方向發(fā)展，產(chǎn)值規(guī)模有望在2050年突破3,000億元。
發(fā)展概況
CCUS定義
碳捕集、利用與封存（Carbon Capture, Utilization and Storage，簡稱 CCUS）是指將CO2從工業(yè)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(shí)現(xiàn)CO2永久減排的過程[1]。按照技術(shù)流程，CCUS主要分為碳捕集、碳運(yùn)輸、碳利用、碳封存等環(huán)節(jié)。其中，碳捕集主要方式包括燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒等；碳運(yùn)輸是將捕集的CO2通過管道、船舶等方式運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)；碳利用是指通過工程技術(shù)手段將捕集的CO2實(shí)現(xiàn)資源化利用的過程，利用方式包括礦物碳化、物理利用、化學(xué)利用和生物利用等；碳封存是通過一定技術(shù)手段將捕集的CO2注入深部地質(zhì)儲(chǔ)層，使其與大氣長期隔絕，封存方式主要包括地質(zhì)封存和海洋封存。
政策環(huán)境：政策助力CCUS技術(shù)推廣和示范工程建設(shè)
CCUS是目前實(shí)現(xiàn)大規(guī)模溫室氣體減排的重要技術(shù)手段。短期內(nèi)，我國以石油、煤炭等化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)難以改變，發(fā)展CCUS可促進(jìn)化石能源的高效利用，加快傳統(tǒng)高排放行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，對(duì)我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要意義。近年來，我國出臺(tái)了一系列政策促進(jìn)CCUS發(fā)展，具體內(nèi)容包括推動(dòng)CCUS示范工程建設(shè)、加強(qiáng)CCUS技術(shù)推廣示范、將CCUS納入綠色債券目錄等。
展開 在此背景下，用以捕集和凈化源自工業(yè)的CO2的新基礎(chǔ)設(shè)施將投入建設(shè)。本文介紹了碳捕集、利用與封存(CCUS)價(jià)值鏈。文章詳細(xì)闡述了通過集成CO2凈化工藝和整體齒輪式壓縮機(jī)，捕集、凈化及壓縮這些極具技術(shù)與經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)性的任務(wù)，是如何得以被優(yōu)化的。
CCUS價(jià)值鏈
1.以CO2和氫氣為中心的能源基礎(chǔ)設(shè)施
MAN Energy Solutions致力于建立以CO2利用和可再生氫為中心的能源基礎(chǔ)設(shè)施。隨著可再生氫的增加，可銷售產(chǎn)品中CO2的使用也將隨之增加。這一新的基礎(chǔ)設(shè)施將在未來幾十年成為繁榮的源泉，即便日后我們實(shí)現(xiàn)了碳中和，CO2的捕集和分配仍將繼續(xù)。
發(fā)電廠、水泥廠、煉油廠、石化廠和鋼鐵廠等大型點(diǎn)污染源排放大量CO2。在捕集、凈化和壓縮后，CO2通過管道被傳送至工業(yè)生產(chǎn)商，后者將其作為原材料投入工藝流程。大部分CO2的直接利用都是臨時(shí)性的，因?yàn)樵谠摦a(chǎn)品被消耗時(shí)，CO2被釋放(如飲料、干冰、合成燃料和大多數(shù)化學(xué)品)。這些小型分散性碳排放無法以經(jīng)濟(jì)的方式回收，會(huì)被重新釋放到大氣中。因此，這些使用CO2的合成產(chǎn)品的碳平衡至多只是循環(huán)性的。僅有少數(shù)用途的CO2會(huì)被永久消除，例如聚碳酸酯和混凝土養(yǎng)護(hù)。
大多數(shù)碳化物中的焓含量遠(yuǎn)高于CO2含量，因此需要大量以氫氣形式存在的可再生能源，才能將CO2轉(zhuǎn)化為可銷售產(chǎn)品。可再生能源的可用性越高，避免碳排放或CO2轉(zhuǎn)化的可能性就越高，最終CO2封存量就越低。CO2的地質(zhì)封存仍有其必要性，根據(jù)國際能源署設(shè)定的可持續(xù)發(fā)展情景要求，到2050年及以后，每年至少需要5.6Gt的碳封存容量。
圖1 CO2價(jià)值鏈及碳排放前的封存期 圖源/MAN Energy Solutions
2.捕集和凈化
大多數(shù)大型點(diǎn)污染源排放低濃度CO2煙氣。
展開 本文選自中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2021年第6期
作者：張賢，李陽，馬喬，劉玲娜
來源：我國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展研究[J].中國工程科學(xué),2021,23(6):70-80.
編者按
碳捕集利用與封存是將二氧化碳從能源利用、工業(yè)過程等排放源或空氣中捕集分離，通過罐車、管道、船舶等輸送到適宜的場地加以利用或封存。碳捕集利用與封存技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)化石能源利用近零排放，促進(jìn)鋼鐵、水泥等難減排行業(yè)的深度減排，而且在碳約束條件下，可以增強(qiáng)電力系統(tǒng)靈活性、保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)、抵消難減排的二氧化碳和非二氧化碳溫室氣體排放，是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)不可或缺的重要技術(shù)選擇。
中國工程院李陽院士研究團(tuán)隊(duì)在中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2021年第6期發(fā)表《我國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展研究》一文，對(duì)我國碳捕集利用與封存技術(shù)水平、示范進(jìn)展、成本效益、潛力需求等進(jìn)行了全面評(píng)估。文章指出，我國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展迅速，與國際整體發(fā)展水平相當(dāng)，目前處于工業(yè)化示范階段，但部分關(guān)鍵技術(shù)落后于國際先進(jìn)水平。在工業(yè)示范方面，我國具備了大規(guī)模捕集利用與封存的工程能力，但在項(xiàng)目規(guī)模、技術(shù)集成、海底封存、工業(yè)應(yīng)用等方面與國際先進(jìn)水平還存在差距。在減排潛力與需求方面，我國理論封存容量和行業(yè)減排需求極大，考慮源匯匹配之后不同地區(qū)陸上封存潛力差異較大。
展開 碳捕集和封存
碳捕集和封存（CCS）是指一系列可以通過減少CO
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排放來對(duì)抗大氣中CO
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水平的技術(shù)。這些技術(shù)在燃燒化石燃料產(chǎn)生的CO
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釋放到大氣中之前將其捕集。然后將捕集的CO
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壓縮并運(yùn)輸?shù)椒獯娴攸c(diǎn)，例如地質(zhì)構(gòu)造、空出的石油或天然氣儲(chǔ)層。
CCS也可稱為CCUS（碳捕集、利用和封存），其中捕集的CO
2
用于某些下游目的，如提高石油采收率（EOR）或用于生產(chǎn)化學(xué)品。
根據(jù)國際能源暑的數(shù)據(jù)，2022年全球CO
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排放量減少了4500萬噸，主要是碳捕集、利用和封存。根據(jù)項(xiàng)目開發(fā)商的公告，預(yù)計(jì)到2030年，這一數(shù)字將上升至2.2億噸CO
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。然而，即使所有計(jì)劃項(xiàng)目都得到了實(shí)施，這也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到2030年凈零情景下的要求。圖2用黃色條顯示了這一重大的預(yù)測缺口。
展開 碳捕集、利用與封存（CCUS）是指將工業(yè)和有關(guān)能源產(chǎn)業(yè)所生產(chǎn)的CO?分離、利用，輸送至封存地點(diǎn)并長期與大氣隔絕的過程。
碳捕集、利用與封存（CCUS）流程
國際能源署(IEA)、聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)、國際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)等均指出CCUS是最具潛力、最具實(shí)效的碳處理技術(shù)。作為我國實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)技術(shù)組合的重要組成部分，不僅是我國化石能源低碳利用的唯一技術(shù)選擇，保持電力系統(tǒng)靈活性的主要技術(shù)手段，而且是鋼鐵水泥等難減排行業(yè)的可行技術(shù)方案。
CO?捕集
CO?捕集技術(shù)是指將電力、化工等行業(yè)利用化石能源時(shí)產(chǎn)生的CO?進(jìn)行收集和分離的過程，該環(huán)節(jié)是CCUS系統(tǒng)耗能和成本產(chǎn)生的主要環(huán)節(jié)。按照分離流程，捕集技術(shù)可劃分為3個(gè)方向:燃燒前捕集、富氧燃燒捕集、燃燒后捕集。
傳統(tǒng)碳捕集技術(shù)（來源：DeepTech）
燃燒前捕集技術(shù)包括整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）和工業(yè)分離兩大類。IGCC是將煤炭、生物質(zhì)、石油焦等燃料進(jìn)行氣化，凈化后的氣體用于燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電的技術(shù)；工業(yè)分離是指煤制油、煤制氣、天然氣處理、水泥、甲醇、化肥等產(chǎn)業(yè)中進(jìn)行CO?分離。
燃燒后捕集技術(shù)主要是在燃煤發(fā)電廠采用物理化學(xué)方法對(duì)燃燒后煙道氣中的CO?進(jìn)行捕集。
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碳捕集與利用的最新內(nèi)容
<p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(34, 34, 34);">2026第四屆上海國際碳捕集技術(shù)展覽會(huì)暨中國CCUS技術(shù)發(fā)展論壇</span></p><p class="ql-align-justify">時(shí)間：2026年4月13-15日</p><p>地點(diǎn)：上海新國際博覽中心</p><p class="ql-align-justify
2026第四屆上海國際碳中和科技展覽會(huì)7個(gè)月前
節(jié)能儀器設(shè)備、智能控制系統(tǒng)、信息化系統(tǒng)
2.工藝改造及技術(shù)升級(jí)：再生原料應(yīng)用技術(shù)、新材料技術(shù)、鋼鐵、化工、有色等重點(diǎn)領(lǐng)域低碳工藝、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、綠色制造、綠色供應(yīng)鏈
資源循環(huán)
1.資源循環(huán)利用：固體廢棄物資源化利用、生活垃圾資源化利用、建筑垃圾資源化利用
2.循環(huán)化改造：循環(huán)化相關(guān)配套設(shè)施設(shè)備、循環(huán)化系統(tǒng)方案、
3.循環(huán)型農(nóng)業(yè)：農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)及加工、再生農(nóng)業(yè)技術(shù)、可持續(xù)養(yǎng)殖技術(shù)
碳捕集與利用
節(jié)能儀器設(shè)備、智能控制系統(tǒng)、信息化系統(tǒng)
2.工藝改造及技術(shù)升級(jí)：再生原料應(yīng)用技術(shù)、新材料技術(shù)、鋼鐵、化工、有色等重點(diǎn)領(lǐng)域低碳工藝、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、綠色制造、綠色供應(yīng)鏈
資源循環(huán)
1.資源循環(huán)利用：固體廢棄物資源化利用、生活垃圾資源化利用、建筑垃圾資源化利用
2.循環(huán)化改造：循環(huán)化相關(guān)配套設(shè)施設(shè)備、循環(huán)化系統(tǒng)方案、
3.循環(huán)型農(nóng)業(yè)：農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)及加工、再生農(nóng)業(yè)技術(shù)、可持續(xù)養(yǎng)殖技術(shù)
碳捕集與利用
碳中和產(chǎn)業(yè)網(wǎng)既要覆蓋可再生能源、氫能等促進(jìn)地區(qū)能源轉(zhuǎn)型的低碳產(chǎn)業(yè)鏈，也要兼顧對(duì)我國能源安全起托底作用的煤炭及煤化工產(chǎn)業(yè)鏈，更要囊括應(yīng)對(duì)“雙碳”目標(biāo)的碳捕集、碳利用等負(fù)碳產(chǎn)業(yè)鏈。
由于其他制氫工藝在技術(shù)和成本方面仍受制約，煤制氫將是中國初期及中期階段的主要?dú)湓矗?em>碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)低碳煤制氫的關(guān)鍵技術(shù)選擇。考慮到CCUS技術(shù)的額外能耗和碳捕集的不完全性等特點(diǎn)，煤制氫耦合CCUS技術(shù)全流程仍將產(chǎn)生不同程度的碳排放，但相關(guān)評(píng)估較少。
IPCC（政府間氣候變化專門委員會(huì)）關(guān)于全球變暖1.5℃的特別報(bào)告指出，CCUS（碳捕集利用與封存）技術(shù)可以有效改善全球氣候變化，并明確指出CCUS技術(shù)對(duì)于在2050年實(shí)現(xiàn)零碳排放具有重要意義。
碳捕集、利用與封存技術(shù)（CCUS，Carbon Capture，Utilization and Storage）是將二氧化碳從化石燃料電廠或工業(yè)設(shè)施中捕集提純，然后通過運(yùn)輸投入新的生產(chǎn)過程加以利用，最終實(shí)現(xiàn)有效封存二氧化碳的目的。它在捕集、運(yùn)輸、長期封存三個(gè)環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上增加了對(duì)二氧化碳利用的環(huán)節(jié)，目前主要利用方式包括提高采收率、食品級(jí)二氧化碳精制，以及其他工業(yè)利用方式。
根據(jù)《中國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展路線圖（2019）》，到2035年我國將初步形成高效低成本的陸上管道，2040年將建成多個(gè)陸上管道網(wǎng)絡(luò)，2050年建成陸海一體的管道網(wǎng)絡(luò)。
從發(fā)展路徑與目前發(fā)展速度來看，隨著碳技術(shù)的突破，CO2的商業(yè)利用范圍將有望進(jìn)一步拓寬。
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在碳捕獲、利用與封存過程中能生產(chǎn)碳酸鈣？
近日，中國石化與殼牌、中國寶武、巴斯夫在上海（進(jìn)口博覽會(huì)期間）簽署合作諒解備忘錄。四方將開展合作研究，在華東地區(qū)共同啟動(dòng)我國首個(gè)開放式千萬噸級(jí)CCUS（碳捕獲、利用與封存）項(xiàng)目，為華東地區(qū)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)脫碳，打造低碳產(chǎn)品供應(yīng)鏈
導(dǎo) 讀
3月17日，第七屆碳捕集利用與封存國際論壇在北京昌平中國石油科技交流中心開幕。
