二氧化碳捕集及封存应用现状

石进忠

【摘要】二氧化碳排放控制技术是推动碳达峰、碳中和、构建全人类生态文明共同体的重要支撑之一。本文以工业能源过程中的碳捕集与封存技术为重点，整合该技术在科技和工业应用领域的智能信息，分析其发展现状和趋势。从国际发展布局来看，中美是碳捕集与封存技术创新与应用的主要国家。并逐渐发展出行业内最流行的碳足迹、碳捕集与封存技术。碳捕集与封存技术经历了引入期、成长期、成熟期和稳定期。迎来了第二轮快速增长阶段。碳捕集与封存技术的研究可为优化产业能源结构和向绿色低碳转型提供一定参考。

【关键词】石油化工;能源利用;二氧化碳;碳捕获和储存

0 前言

随着全球资源开发利用的深入和掠夺性发展，能源短缺、生态失衡、气候变暖等问题日益突出。人类必须对生产和生活方式作出必要的改变。截至2021年，全球已有120多个国家制定了碳中和目标或发展路线图，低碳技术已成为全球科技强国的重点部署领域。我国经济转型升级和能源结构调整面临巨大压力。碳中和将改变传统的低效率污染发展模式，构建绿色、低碳、循环的可持续发展模式，为能源结构转型和经济高质量发展提供动力。实施碳中和要综合考虑我国宏观经济增长、产业结构升级、碳排放空间等关键因素。

在整个工业能源消耗的过程中，低碳技术一直在逐步铺垫。碳减排装置或设备、碳回收与捕集工艺、碳检测与吸收方法、碳储存与中和技术的发展已有数十年的历史，但尚未达到综合中和的水平，绿色主导的相关技术仍需深度创新和孵化。本文以工业能源过程中的碳捕集与封存技术为重点，综合该技术在科学、技术、应用等领域的信息，并对其研究发展进行综述。

1 技术发展综合评价

1.1 技术发展格局

工业领域碳捕集与封存技术的发展受政策、环境发展和资源分布实时变化的影响，呈现不同阶段。对技术生命周期进行定量分析的方法可以有效呈现其发展趋势，可靠地预测技术未来的发展趋势碳捕集与封存技术产业领域萌芽于1970年代，其发展始于2002年。2002-2006年间，技术公开的情况零星出现，标志着该技术的兴起，但该阶段的整体技术创新活动相对不景气，是该技术的引进期;2006 年至 2010 年技术数量的快速增长是该技术出现的主要原因。成长期：2010年至2015年，该技术总量已达到1000余项量级，且逐年增长略有放缓，呈现平稳增长态势，这是该技术的成熟期。由于技术信息披露滞后，2019年以后的数据没有参考价值，但从技术路线和技术趋势线的整体走势来看，未来仍有较大增长。同时，随着2020年我国和世界对环境技术和碳排放相关技术的重视，以及大量低碳政策的出台，碳捕集与封存技术或将迎来新一波增长。

在减排、降本增效方面，技术的创新程度相对活跃。在时间维度上，可以从渐进的发展趋势判断技术发展的阶段;在空间维度上，可以从技术起源的国家和地区判断技术的目标市场和行业定位。碳捕集与封存技术的生产国仍主要分布在世界发达国家。中国是最大的碳捕集和封存技术生产国。中国参与了上述各个技术点的布局，而美国的技术布局主要集中在流化床技术、富氢气体和废气流动技术、燃料技术。其中，富氢气体和废气流动技术尤为重要。加拿大、日本、韩国、瑞士、德国、芬兰作为技术输出的二线国家，与中美相比，在技术上的储备相对較弱。

1.2 技术发展路线分析

通过对碳捕集与封存技术整体发展情况的综合分析，可以看出该技术的发展呈现出逐步深化和细化的趋势。碳捕集与封存技术的发展脉络是：通过减排装置减少碳排放（设备和设备的优化）→通过生物方法（涉及动植物干预的方法）实现碳排放消耗/转化→通过燃烧和燃料加工实现技术 碳减排（燃料加工和燃烧过程）→通过碳排放成分的再合成/利用（回收）→通过碳排放量化/控制过程→通过碳足迹追踪捕捉技术收集→通过碳储存技术（储存）。

通过对碳捕集与封存技术标志性技术发展路线的分析，可以看出，碳捕集与封存技术的整体发展正朝着专业化、精细化、广泛应用的方向发展，走出一条越来越清晰度技术路线。碳排放相关技术的研发已经开始;1980年代，澳大利亚通过燃烧和燃料加工技术实现了碳减排，这是一个十分重要的标志，代表着二氧化碳捕集技术取得了初步的成果。此后几十年，与燃料和燃烧相关的碳减排技术非常活跃;1990年代，加拿大开发了碳排放成分的再合成/利用技术，通过碳回收和二次循环实现碳减排。同时，碳排放量化/控制技术也逐渐发展起来，碳排放的精准控制技术有赖于先进测控技术的大力发展。排放的标准化和量化也促进了对生物化工、煤化工、炼油等产业链下游碳排放的认识提高到一个新的水平。

20世纪末，美国学者正式提出了“碳捕获”的定义，在美国科技界引起了轩然大波。为应对碳捕集相关技术研发热潮，碳足迹追踪捕集技术以专有名词的形式多次被提出，并得到迅速发展，二氧化碳捕集开始成为学术界和能源界的焦点，各国在改领域均有一定的布局，各主要的科研机构对于二氧化碳捕集的研究数量也逐渐增多。2014年，碳储存技术正式问世，这是低碳技术发展的重要里程碑。具有先进设备和技术的碳组分储存技术逐步完善并得到广泛应用。

2结论

本文以工业能源过程中的碳捕集与封存技术为重点，整合科技与工业应用领域的技术文献资料，通过分析总结碳捕集与封存技术的研究与发展可以得知，中美是碳捕集与封存技术创新与应用的主要国家。可见，碳捕集与封存技术的整体发展正在朝着专业化、精细化、广泛应用的方向发展。

参考文献：

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