碳捕集(收集二氧化碳，并储存以免排放到大气的技术)

碳捕集（carbon capture）是收集发电厂、钢铁厂、水泥厂等排放源产生的二氧化碳，并用各种方法储存以免排放到大气的技术。

碳捕集主要由烟气预处理系统、吸收系统、再生系统、压缩干燥系统、制冷液化系统等组成。按CO2捕集在工艺系统中的位置可将其分为燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集。

化石能源的利用是大气二氧化碳浓度升高的主要原因之一，而通常情况下化石燃料燃烧形成的二氧化碳是以一定比例混合在烟气之中，如何将烟气中的二氧化碳与大气环境分离并富集起来是碳捕集要解决的问题。二氧化碳通过碳捕集技术可与大气环境隔离，同时二氧化碳富集后可以显著降低温室气体储存、运输、利用以及处置的成本以及能耗。富集以后的二氧化碳可以用于碳再利用或者碳封存。

历史沿革

从20世纪60年代起，美国和加拿大就一直开展CO2驱油提高石油采收率（CO2-EOR）的研究。世界上第一个大规模CO2-EOR项目SACROC（Scurry 面积 Canyon Reef Operating Committee），从1972年1月26日起，由雪佛龙股份有限公司（Chevron）在得克萨斯州Scurry县的油田开展。该项目的CO2来自科罗拉多州的天然CO2气田，并通过管道将其运输到油田驱油。在1972—2009年，SACROC项目就累积注入超过1.75亿吨天然CO2。然而，现代意义的CO2捕集、运输与封存作为减少人为排放CO2的概念，最早是由意大利学者Marchetti提出。1996年开始的挪威Sleipner CCS项目和2000年开始的IEA温室气体研究与开发计划机构（IEAGHG）Weyburn-Midale CO2监测与封存项目（简称Weyburn项目），则是国际上最早开展的对人为排放CO2进行大规模捕集、利用与封存的示范项目。

Sleipner CCS项目是科学研究及大规模商业化示范项目。受挪威碳税政策影响，原挪威石油公司Equinor（现称Equinor）对从天然气净化过程中分离出的CO2进行捕集，并注入海底咸水层进行封存。该项目从1996年至今，累计封存超过2000万吨CO2。该项目持续开展了20年的监测，取得了一定的科学研究成果。

Weyburn项目在加拿大自然资源部、美国能源部、萨斯喀彻温省省政府及企业联合支持下，在加拿大萨斯喀彻温省南部的Weyburn油田建立最大的地球科学试验场，开展了历时12年的180万吨/年规模、多学科、全球最完整的CO2地质封存科学研究。该项目从2000年10月开始注入CO2，至今仅Weyburn油田就累积封存超过3500万吨CO2；科学研究完成后转为商业化项目。

Weyburn项目的成功确定了CCS技术在温室气体减排中的不可替代作用。首先，这是世界上第一个将来自煤使用（美国北达科他州煤气化厂）过程中产生的低成本、高浓度CO2，进行大规模捕集、长距离运输，然后进行驱油与封存的项目。从而证明了可以通过CCS技术，将煤产生的CO2进行大规模、快速和低成本减排，进而清洁利用煤炭。其次，该项目依靠CO2-EOR获得收益，在没有政府补贴的情况下，良性运行超过20年，建立了最成功的CCS商业化模式。再次，在解决高浓度煤化工CO2排放源的捕集与封存之后，Weyburn项目的组织者瞄准低浓度CO2排放的燃煤电厂捕集与封存，在SaskPower Boundary Dam Power Station Unit 3（简称BD3）机组建成世界上第一个100万吨/年规模燃烧后CO2捕集装置，将捕集的CO2输送到Weyburn油田进行驱油与封存。当油田对CO2的需求较低时，SaskPower Boundary Dam电厂就会将捕集的多余的CO2就近封存到咸水层中，基于此，该电厂与位于加拿大萨斯喀彻温省的石油技术研究中心（Petroleum Technology Research Centre，PTRC）合作，建设了Aquistore深部咸水层CO2地质封存科学研究设施。

技术原理

碳捕集是指将CO2从工业和能源相关的生产活动中分离出来，实现富集提纯的过程。CO2分离技术主要有化学吸收分离、物理吸收分离、吸附分离、膜分离、化学链燃烧分离、O2/CO2分离等。按CO2分离位置的不同，电厂捕集CO2的技术路线主要有燃烧后分离、燃烧前分离和富氧燃烧。燃烧后捕集已经在加拿大实现了100万吨/年的大规模捕集示范，而燃烧前和富氧燃烧也开展了中小规模的示范。中国也有若干中小规模的捕集示范，如华能上海石洞口的10万吨/年的燃烧后捕集示范，华中科技大学30MW的富氧燃烧示范，华能天津IGCC的燃烧前示范等。另外，在陕西省，中国正在开展全链条的大规模CCUS示范项目建设。

环节

二氧化碳捕集

碳捕获方式

二氧化碳的排放主要来自于发电和工业过程中化石燃料的使用。对于电力行业，根据碳捕集与燃烧过程的先后顺序，传统碳捕获方式主要包括燃烧前捕获、富氧燃烧和燃烧后捕获等。煤化工、天然气处理、钢铁、水泥等行业中二氧化碳的工业分离过程属于燃烧前捕获方式。各种碳捕获方式的技术路线如图1所示。

燃烧前捕获是利用煤气化和重整反应，在燃烧前将燃料中的含碳组分分离出来，转化为以H2、CO和二氧化碳为主的水煤气，然后利用相应的分离技术将二氧化碳从中分离，剩余H2作为清洁燃料使用。该技术捕获的二氧化碳浓度较高，分离难度低，相应能耗和成本也会降低，但投资成本高，可靠性有待提高。此技术只局限于以煤气化为核心的整体煤气化联合循环电站（Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC）。富氧燃烧则是指通过分离空气制取纯氧，以纯氧作为氧化剂进入燃烧系统，同时辅以烟气循环的燃烧技术，可视为燃烧中捕获技术。该技术捕获的二氧化碳浓度可达90%以上，只需简单冷凝便可实现二氧化碳的完全分离，因此二氧化碳捕获能耗和成本相对较低，但额外增加制氧系统的能耗，提高了系统的总投资。燃烧后捕获是指直接从燃烧后烟气中分离二氧化碳，虽然投资较少，但烟气中二氧化碳分压较低，使得二氧化碳捕获能耗和成本较高。由于燃烧后捕获技术不改变原有燃烧方式，仅需要在现有燃烧系统后增设二氧化碳捕集装置，对原有系统变动较少，是当前应用较为广泛且成熟的技术。在传统碳捕获技术的基础上，也发展出一些仍处于研究和完善当中的捕集二氧化碳的系统。如煤气化过程直接影响后续流程中二氧化碳富集程度与捕集能耗，有研究开发了煤炭碳氢组分分级转化的碳捕集动力系统，分离前二氧化碳浓度能到达50%左右，为实现二氧化碳低能耗捕集提供了可能。化学链技术借助载氧体将传统的化学转化过程解耦为两个或多个反应过程，可作为富氧燃烧和煤气化的供氧单元技术，实现二氧化碳低耗捕集的同时抑制NOx产生。

捕获后分离技术

物理法

如前所述，采用燃烧前和燃烧后捕获技术，后续需进行二氧化碳的分离。混合气体中的二氧化碳分离技术包括物理法和化学法。根据二氧化碳分离原理的不同，物理法可分为溶剂吸收法、吸附法、膜分离法以及低温精馏法等，各方法的基本特点如下表所示。其中溶剂吸收法和变压吸附法已实现工业化应用，也应用于中国CCUS示范项目中。

化学法

根据二氧化碳分离原理的不同，化学法可分为溶剂吸收法、吸附法、膜吸收法、电化学法以及水合物法等，各方法的基本特点如下表所示。其中化学吸收法技术成熟，是应用最为广泛的二氧化碳捕集技术，已成功应用于化肥、水泥以及发电等行业。较为成熟的化学吸收法工艺多基于乙醇胺类水溶液，如乙醇胺（MEA）法、二乙醇胺（DEA）法、N-甲基二乙醇胺（MDEA）法等，近几年新发展的化学吸收法包括离子液体、相变溶液、酶吸收法以及高温熔盐碳捕集法等。

直接空气碳捕集技术（DAC）

根据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的最新报告称，2021年5月份夏威夷莫纳罗亚监测站的主要人为二氧化碳测量值平均为419ppm，超过了人类有监测以来空气中二氧化碳含量的最大值。即使全世界在2060年达到了碳中和，大气中的二氧化碳浓度仍然处于临界状态，原因在于工业革命以来已经排放到大气中的二氧化碳超过万亿吨，如果仅仅经过自然过程，大气中的二氧化碳需要几百年，甚至上千年的时间才能返回工业革命前的水平。为了减缓气候变化不利影响，需要大气中二氧化碳的浓度从419ppm尽快降到350ppm，回到1990年之前的浓度。按照大气中二氧化碳浓度的水平，人类需要从大气中去除5000多亿吨二氧化碳，才能降到350ppm。那就必须从现在开始开发从空气和海洋中去除二氧化碳，并永久转化、固化和封存的突破性清洁技术。

1999年，Lackner教授第一次提出了从空气中去除二氧化碳技术（Direct Air CaptureDAC）。最近20年来，DAC技术已经从不可能到了经济上已经初具实际应用的可能。由于大气二氧化碳浓度稀薄，DAC捕获、浓缩二氧化碳的能耗要高得多，DAC一般采用物理吸附或化学吸附的形式，关键是高效低成本的吸附材料的开发和利用。吸附剂包括液态和固态两种形式，由于固体吸附剂具有较好的动力学性能，避免溶剂损失，能够减少热耗，因此比较普遍使用的是固体吸附剂。各吸附剂的基本特点如下表所示。对于液体吸附剂，虽然传统碱溶液对二氧化碳的吸附量大、吸附速率快，但吸附剂再生过程能耗过大，近来有研究开发了一种水相胍溶液，捕集空气中的二氧化碳，反应生成微小的碳酸根晶体，易于从溶液中分离；当该晶体加热到80~120℃时，即可释放出二氧化碳，同时再生胍吸附剂，可重复利用。该技术吸附剂再生过程耗能较低，可显著降低碳捕集过程的成本。对于固体吸附剂，根据二氧化碳吸附原理的不同，可分为物理吸附剂、化学吸附剂和湿法再生吸附剂等，美国哥伦比亚大学陈曦教授团队采用世界领先的湿法再生吸附剂，一种包含离子交换或纳米孔材料和碳酸根离子的节能系统，仅需湿度循环即可从空气中大规模高效低成本捕集二氧化碳，不需要升温进行解吸，能耗成本为复合胺溶液法的50%。这可能成为碳捕集技术的重大突破。

除上述吸附剂以外，有研究开发出电振荡吸附剂，由于醌分子的荷电状态对二氧化碳的化学亲和力完全不同，以醌作为固体电极，通过电压的小变化来改变电极本身的电荷来激活和停用醌，实现二氧化碳的吸附和解吸。不同于CCUS技术针对工业固定源排放的二氧化碳进行捕集处置，DAC可对小型化石燃料燃烧装置以及交通工具等分布源排放的二氧化碳进行捕集处理，并有效降低大气中二氧化碳浓度。有研究测算1000次循环条件下，DAC吸附剂成本仅为1美元/kg，商业化MOFs成本高昂，考虑100000次循环条件下，高达90美元/kg，随着吸附剂和技术工艺的发展完善，DAC成本会不断下降，将在助力碳减排和实现碳中和方面具有巨大的应用潜力。多孔氢键有机骨架材料（氢bonded Organic Frameworks，HOFs）的研究取得了较大的进展，具有超高稳定性的HOFs相继被开发出来，在二氧化碳吸附方面显示出极大地优势，与H2、N2吸附相比，具有较好的二氧化碳选择性，如图2所示。

中国的进展是山西清洁碳研究院正在进行固体吸附HOF材料的产业化开发。它是一种有机框架晶体材料，其最大特点是，在常压25oC下，能够从空气中直接捕集二氧化碳，它具有永久的孔隙，孔道尺寸为6.8Å×4.5Å，对二氧化碳吸附的选择性高，吨吸附剂能够吸附113kg二氧化碳。当前最大的问题在于成本过于昂贵，未来大幅度降低吸附剂的成本是工业化生产的关键。

二氧化碳运输

二氧化碳运输是CCUS技术系统的中间环节，可选的运输方式有管道运输和各种交通工具运输，如罐车和船舶运输，适用于不同场景。如管道运输适用于大规模、长距离运输二氧化碳；公路罐车适用于小容量、短距离运输，铁路罐车适用于大容量、长距离运输；船舶运输运量大，运输距离超远，适合于近海碳封存运输。各种运输方式的基本特点如下表所示。鉴于不同运输方式的优缺点，需从运输容量、运输距离、运输成本、市场因素以及运输沿线交通布局等方面综合考虑，以确定CCUS运输方案。

二氧化碳利用

二氧化碳利用途径主要有生产化工产品、工业利用、提高石油采收率、强化煤层气开采等，提高石油采收率和强化煤层气开采是大规模利用二氧化碳的有效途径。以气态、液态和固态等各种形式存在的二氧化碳在工业和国民经济各部门中具有广泛的用途：①利用二氧化碳的物理性能，用于制造碳酸饮料、烟丝膨化处理、金属保护焊接、灭火、制冷、干冰清洗等，属于物理利用。②利用二氧化碳分子的化学特性，生产含碳化学产品，如合成无机化合物及有机精细化学产品、高分子材料等，同时实现二氧化碳的固化和资源化利用，属于化学利用。③二氧化碳封存与提高油田采收率（EOR）或提高煤层气采收率（ECBM）相结合，能够产生来自石油或煤层气开采的额外收益，是实现二氧化碳减排社会和经济效益的重要途径之一。

①CO2-EOR技术。通过向油藏注入二氧化碳来提高油田采收率的技术。其原理是把超临界状态的二氧化碳直接注入已开采过的储油层中，在高压条件下，二氧化碳推动原油向生产井流动，从而提高石油的采出率。注入油井的部分二氧化碳溶解于未能被开采的原油中或储存于地层孔隙中，可以降低原油的黏度；部分二氧化碳随原油、水和天然气从生产井排出，通过分离和压缩，由注气井循环注入储油层。CO2-EOR技术既可提高原油开采量，又可减少二氧化碳向大气的排放量。每增产1吨原油，二氧化碳的消耗量高达2.2～6.7吨。据估计，全世界80%以上的油田都适合注入二氧化碳增产原油，所需二氧化碳的估计量是63×109吨。据测算，中国低渗油藏中约有32亿吨适合使用CO2-EOR技术，占全部低渗油藏的50.6%。

②CO2-ECBM技术。通过注入二氧化碳提高煤层气采收率的技术。其原理是将二氧化碳注入暂不能够商业开采的深层煤层中，置换出以CH4为主要成分的煤层气，被视为一种有广阔商业前景的新兴技术。煤层气的发热值达33496千焦/立方米以上，而且不含硫化氢，是一种无毒的清洁燃料。煤层气同时也是一种温室气体，CH4的温室效应是二氧化碳的20倍以上，对臭氧层的破坏能力是二氧化碳的7倍。积极开发利用煤层气，可大大减少采煤过程中的CH4排放量，也可提高煤炭开采过程的安全性。有研究认为，全球煤层可储存接近225×109吨二氧化碳。中国的煤层气资源非常丰富，煤层气资源量约为11618×1012立方米，埋深2000～4000米范围的煤层气资源量约为50×1012立方米。这部分埋藏较深的资源由于开发成本较高，虽然在短期内很难加以利用，但碳封存技术的出现为开发和利用深部煤层气资源提供了可能的技术条件。

二氧化碳封存

主要有生态封存、地质封存、废弃油气田封存、深海封存、工业固化等。其中：①森林和陆地的生态封存是最理想的廉价封存方式，但一个功率为500兆瓦的燃煤电厂约需2000平方千米的森林来捕集其所排放的二氧化碳，故该方式不能作为主要封存方式。②地质封存包括不可采煤层封存、采空的油气层封存、强化采油回注封存、深部盐水层封存等多种方式，是可实现的封存方式。③深海封存是有可能实现大规模长期储存二氧化碳的方式之一，但涉及对海洋生物的影响和技术可靠性等一系列复杂问题，尚处于探索阶段。二氧化碳的地质封存具有的优点包括：①自然界中二氧化碳气藏的存在证实了二氧化碳可以在地下长时间存储。②油气田开发中已经积累了二氧化碳封存的专业技术经验。③利用二氧化碳提高石油采收率和提高煤层气的采收率已经通过试验获得了经济效益。④只要选址得当，可以在地下存储大量的二氧化碳。⑤可以利用天然气勘探的成熟理论、经验、技术和设备。

常见技术分类

燃烧后捕集技术

在电力和热力生产中进行二氧化碳捕集的技术主要有三类：燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧技术。燃烧后分离在能源系统的尾气中分离和回收二氧化碳，是能源系统中最简单的二氧化碳回收方式之一。燃烧后捕集技术可采用的气体分离技术有物理吸收、化学吸收以及膜分离等，由于燃烧后烟气处理量大而且二氧化碳浓度低，化学吸收法被认为是最适用于大规模燃烧后捕集二氧化碳的分离技术。燃烧后捕集的优势在于可操作性较好，无需对动力发电系统本身作过多改造。采用燃烧后捕集二氧化碳，由于被N2稀释，能源系统尾气中二氧化碳浓度通常很低，一般燃煤电厂尾气中二氧化碳的浓度10%～15%，天然气电厂的尾气中二氧化碳的浓度更低，约为3%～5%，而且尾气处理量大。国际能源总署IEA的研究结果表明，采用化学吸收法分离燃煤电厂尾气中的二氧化碳时，能耗约为0.37～0.51MWh/t二氧化碳，大约相当于电厂输出电力的40%～55%，意味着分离90%的二氧化碳会使能源系统的效率下降8～14个百分点，系统单位投资上升50%～80%，二氧化碳捕集成本高达40～60美元/吨。燃烧后分离的研究热点为寻找高效的吸收剂和优化分离流程，降低二氧化碳分离能耗，但燃烧后分离能耗高的根本原因在于尾气中的二氧化碳浓度低，仅通过吸收剂改进和流程优化难以达到大幅降低分离能耗的目的。可见，采用燃烧后分离二氧化碳技术将使能源动力系统的效率退后到十多年前，这显然是无法接受的能耗代价。

燃烧前捕集技术

燃烧前分离二氧化碳的方式是先将化石燃料转化为合成气（主要成分为CO和H2），进一步将合成气中的CO气体转化为二氧化碳和氢气，再通过分离工艺将二氧化碳分离出来。由于二氧化碳分离是在燃烧过程前进行的，燃料气尚未被氮气稀释，待分离合成气中的二氧化碳浓度约为30%。IEA的研究结果表明，IGCC燃烧前捕获85%的二氧化碳会使能源系统的效率下降6～8.5个百分点，二氧化碳捕集成本约为30～40美元/吨，无论二氧化碳分离能耗和成本相对于燃烧后分离均有所下降。由于分离前二氧化碳的浓度较高，且分压较大，燃烧前分离二氧化碳通常和以下分离工艺相结合：变压吸附、物理吸收（常用于具有高的二氧化碳分压或高的总压的混合气的分离）、膜分离等。燃烧前分离的优点是：①相对燃烧后分离，待分离气体中二氧化碳浓度更高，单位二氧化碳捕集能耗和成本相对更低；②燃气透平经过较小的改动后即可以用于燃烧前分离二氧化碳系统。燃烧前分离也存在着它自身的缺陷：①合成气的产生过程与水煤气变换反应均会造成较大的燃料化学能损失；②仅通过水煤气变换反应使二氧化碳富集，二氧化碳分离前浓度仅可达30%，二氧化碳分离能耗相对于燃烧后分离的下降程度有限。

富氧燃烧技术

富氧燃烧是针对常规空气燃烧会稀释CO2的缺陷提出的一种捕集CO2的方式。该方式采用燃料在氧气和CO2环境中燃烧的方式，并将一部分尾气回到系统内循环，排放出含有高浓度（95%以上）CO2的烟气。所需氧气的生产主要通过空气分离方法，包括使用聚合膜、变压吸附和深冷技术等。富氧燃烧的优点是燃烧尾气为CO2和水蒸气，通过降温即可分离出CO2，因此不需要尾气分离CO2装置，也不用脱硫和脱氮装置，降低了投资成本。虽然富氧燃烧的CO2分离能耗接近为零，但由于需要制氧，空分装置的耗功较大，系统出功降低程度仍比较大（约10%～25%），同时空分也大幅增加了系统的额外投资。采用富氧燃烧捕集CO2，捕获90%的CO2同样会使系统效率下降约10个百分点，CO2捕集成本约为30～50美元/吨。以采用富氧燃烧捕集CO2的IGCC系统为例，其效率比同等规模的常规IGCC要低约7个百分点。限制富氧燃烧系统效率提升的瓶颈是空分制氧技术。深冷制氧技术是一项比较可行的大规模制氧技术，而且是十分成熟的技术，其能耗下降空间有限。由于高性能膜的采用，空分制氧能耗预计会进一步降低，如采用离子输运膜技术预计可使空分制氧能耗下降约25%～30%，但高性能的输运膜技术刚处在研发初期，在近中期内难以实现商业示范，而且，由于处理气量大，需要膜的面积就大，系统投资很可能比深冷装置大得多。另外，由于CO2分子量比空气大，其循环最佳压比值将比常规循环大一倍以上，因而使燃气轮机的选型与改造都变得更困难。最具代表性的采用富氧燃烧的O2/CO2系统主要有MATIANT循环、Graz循环和CES循环（H₂OCycle）。

新型CO2捕集技术的主要代表为化学链燃烧，IPCC和IEA均认为其是具有发展潜力的新型CO2捕获技术。控制CO2排放的化学链燃烧系统由日本学者Ishida和中国学者金红光在1994年率先提出，该研究于1995年获得美国专利。典型的化学链燃烧动力系统如图所示。化学链燃烧将传统燃料直接燃烧反应分解为两个气固反应，燃料和金属氧化物（MeO）在还原反应器中反应，在其顶部产生CO2和水，底部生成金属Me。空气经预热后进入氧化反应器与金属Me发生氧化反应，生成高温气体进入透平做功。金属氧化物（MeO）与金属（Me）在两个反应之间循环使用，一方面起到分离空气中的氧，另一方面起到传递氧的作用。

由于燃料与空气不直接接触，燃料燃烧后的气体生成物为高浓度的CO2和H2O，CO2并未被氮气稀释，CO2和H2O经过简单的物理冷凝方法即可分离，不消耗额外的能量。与分离CO2的联合循环相比，该系统效率比通常的动力系统效率高出8个百分点。

主要特点

系统典型结构

烟气预处理系统

碳捕集主要由烟气预处理系统、吸收系统、再生系统、压缩干燥系统、制冷液化系统等组成。烟气预处理系统。对电厂的锅炉排烟进行脱硝、除尘、脱硫等预处理，脱除烟气中对后续工艺有害的物质。脱硝是通过降床温，减少热力型的氮氧化物（NOx）产生；选择性非催化还原（SNCR）是通过喷氨水，采用氨水作为脱硝剂来实现NOx减排。除尘是将燃料及其他物质燃烧过程产生的烟尘，以及对固体物料破碎、筛分和输送等机械过程产生的烟尘，分离出来并加以捕集、回收的过程。烟气除尘的技术包括袋式除尘器技术、电除尘器技术和电袋结合除尘器技术。脱硫是将煤中的硫元素用钙基等方法固定成为固体防止燃烧时生成二氧化硫（SO2），脱硫方法一般有燃烧前、燃烧中、燃烧后脱硫等3类。

吸收系统

吸收系统是指将二氧化碳（CO2）与烟气分离的过程。包括物理吸收法、膜吸收法、化学吸收法等。物理吸收法是根据吸附量随压力/温度的改变而改变的原理来实现。膜吸收法利用气体在膜中溶解和扩散来实现，动力是膜两侧气体的压差，主要采用的膜材料有聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、F4、pes、聚砜等，其中使用最多的是聚丙烯膜材料。膜吸收法由于其在传质性能、操作、能耗等方面具有的优点，吸收液、接触膜和膜材料的选择面较广，从而使该技术具有很好的应用前景。化学吸收法是利用二氧化碳和吸收液之间的化学反应将二氧化碳从排气中分离出来。化学吸收是传质与反应同时进行的过程，在吸收过程中，吸收质与吸收剂之间发生明显化学反应。常见吸收剂包括氨水、热钾碱溶液、有机胺溶液等。

其他系统

再生系统、压缩干燥系统、制冷液化系统。这些过程将吸收的二氧化碳重新富集再生，除去水分后压缩冷却干燥后形成液态二氧化碳便于储存和运输。

应用领域

碳捕集主要用在化石燃料电厂、钢铁厂、水泥厂、炼油厂、煤化工厂等较大量排放CO2的工业行业。二氧化碳捕集利用封存技术是在继续利用煤、石油、天然气等化石能源的同时减少CO2排放的有效途径，是实现温室气体减排、应对气候变化的新技术。

标准规范

2024年12月24日，地方标准《二氧化碳捕集、驱油与封存项目碳减排量核算技术规范》发布，2025年2月20日实施。该标准由新疆维吾尔自治区生态环境厅归口上报，主管部门为新疆维吾尔自治区市场监督管理局。

2024年12月31日，国家标准《火力发电厂烟气二氧化碳捕集系统能耗测定技术规范》发布，2025年7月1日实施。该标准由524（中国电力企业联合会）归口，主管部门为中国电力企业联合会。

发展趋势

CCS中心（hub）可以实现成本的降低和区域内不同类型排放源的大规模减排，是未来商业化CCS项目发展的方向。但是CCS hub对封存地点的地质封存能力要求更高，详细准确的地质封存选址显得尤为重要。封存地点的二氧化碳封存潜力、注入能力，决定了捕集、输送管道的规模和CCS hub的建设规模。二氧化碳地质封存未来重点的发展方向是咸水层封存，其次是油层和废弃气田封存。咸水层封存可以使更多类型的高碳排放源就近被封存，减少了长距离二氧化碳输送管道建设的成本，以及钢管生产、铺设中的碳足迹。咸水层封存不需要将排放的二氧化碳捕集成高纯度的二氧化碳，从而降低了捕集成本。在CCS部署过程中，需要从全流程的每个环节提高能源利用效率、减少碳足迹，从全流程角度计算，并实现最低成本的净减排量。

从一些国家成功的大规模CCS项目建设周期看，从选址到建成运行，需要5~10年的时间。要达到IEA和CSLF预计的2030年CCS减排量，需要现在就开始行动，不然无法实现《巴黎协定》的温控目标。当然，先进国家如美国、挪威、加拿大等成功发展CCS的最重要因素是国家的激励政策（如45Q）、碳税和对企业碳排放的约束政策。欧盟、中国的碳市场对于CCS技术有积极的推动作用，随着碳价的提高，有助于CCS加快走向盈利和商业化。