碳捕集利用与封存技术（CCUS）

CCUS技术是一种针对温室气体的减排技术，能够大幅减少使用化石燃料的温室气体排放，涵盖CO2捕集、运输、利用与封存4大环节（图1）。

目前，CCUS技术已经得到了广泛的应用。在捕集环节，主要有燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧和化学链燃烧技术[1-2]。在运输环节，CO2可以通过管道、船舶、铁路/公路等多种方式进行运输。在利用与封存环节，可以将CO2转化为高附加值产品，如水泥、钢铁、化肥等，同时也可以将CO2封存于地下岩层中[3]。

国外规模化的典型项目主要集中在欧美和澳洲国家。加拿大是全球最大的油砂生产国之一，油砂是一种非常规的石油资源。加拿大政府在油砂领域实施了多项 CCUS项目，通过将捕集的 CO2注入油砂中，可以促进油砂的开采和生产，同时也可以提高石油的采收率。此外，CO2的注入还可以将碳存储在地下，减少温室气体排放。例如 Suncor Energy（森科能源）公司的碳捕集和封存项目、Syncrude Canada（加拿大合成油公司）公司的低排放项目以及边界大坝（Boundary Dam）项目等。

为了减少温室气体排放和提高能源效率，美国政府在煤炭行业中实施了多个CCUS项目，其中之一是在美国怀俄明州运营的 Petra Nova（佩特拉诺瓦）项目。该项目是美国和日本合作的一个大型 CCUS项目，实施地在德克萨斯州的西部牧场油田，由NRG能源公司和日本JX Nippon（新日本石油公司）合作进行，每年捕集纯度为 99% 的 CO2为 160×104 t，通过管道输送至西部牧场油田，用于提高石油的采收率。

澳大利亚政府在煤炭行业中实施了多个 CCUS项目。其中一个重要的项目是在澳大利亚昆士兰州运营的 Gorgon 项目，捕集液化天然气生产过程中产生的 CO2，并将其注入海底地下岩层中，以减少温室气体的排放，每年可以储存超过 160×104 t的 CO2，对澳大利亚的可持续发展具有积极的影响。

欧洲北海地区是全球重要的石油和天然气生产区域之一，拥有丰富的石油和天然气资源，该地区实施了多个 CCUS 项目，例如在挪威运营的 Snohvit 项目。该项目每年能够捕集的 CO2约为 70×104 t，对欧洲北海地区的可持续发展具有积极的影响。

国内目前也有很多典型CCUS示范项目，如中国石化启动了中国首个百万吨级 CCUS 项目——齐鲁石化-胜利油田 CCUS 项目建设，项目充分发挥公司上下游一体化优势，把齐鲁石化捕集的CO2输送至胜利油田注入地层驱油并封存，实现变废为宝，每年可减排 CO2为 100×104 t，相当于植树近 900×104棵。此外，中国石化南化公司（以下简称南化公司）也是国内碳捕集、利用与封存技术领域的领先企业，拥有国内领先、国际先进的CO2捕集技术，应用范围广泛，包括传统的合成气以及天然气、炼厂气、EO/EG（环氧乙烷/乙二醇）循环气、F-T合成循环气、各种烟气、高炉气、窑气等领域。目前，中国石化华东石油局液碳公司与南化公司合作建设的 CCUS 示范基地分 4 期建设成每年35×104 t的CO2捕集装置（图2）。中国神华集团作为中国最大的煤炭企业之一，在煤炭开采和燃烧过程中实施了多项CCUS项目，先后在内蒙古、新疆等地的多个矿区，通过捕集并封存矿区内的 CO2，减少了温室气体排放，同时也提高了矿区的安全性。

国家电投集团在上海、河北等地的多个发电厂实施了碳捕集和封存项目，通过捕集并封存发电厂产生的CO2，减少了电力行业中温室气体的排放。

根据《全球碳捕集与封存现状 2022》报告显示，全球 CCUS 行业市场呈现增长趋势。截至 2022 年，全球共有 196 个 CCUS 商业设施，CO2 捕集能力达2.4×108 t/a，CCUS 技术体系正在逐步完善和丰富。

在 CO2捕集方面，燃烧后化学吸收技术、燃烧前物理吸收技术等已完成工程示范并投入商业运行，正在研发基于新型吸收剂的化学吸收技术、化学吸附技术等。CO2运输方面，管输规模已突破百万吨，管输压力迈入超临界范围，管输经济优势日渐明显。CO2利用方面正在由强化石油开采（CO2-EOR）向 CO2化工利用和生物利用拓展，逐步实现高附加值化学品合成、生物产品转化等绿色碳源利用方式。

参考文献

[1] 陈健, 古共伟, 郜豫川 . 我国变压吸附技术的工业应用现状及展望[J]. 化工进展, 1998, 17（1）: 14-17.

[2] 陈旭, 杜涛, 李刚等. 吸附工艺在碳捕集中的应用现状[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39（增刊1）: 155-163.

[3] 彭一宪 . 精馏与低温提馏耦合—一种油田二氧化碳驱产出气回收新工艺[J]. 油气藏评价与开发, 2012, 2（3）: 42-47.