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研究报告

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2025年能源行业专题报告-碳捕集利用与封存技术CCUS助力加速迈向碳中和

第一章碳捕集利用与封存技术概述

1.1CCUS技术的基本原理

CCUS技术，即碳捕集、利用与封存技术，是一种旨在减少大气中二氧化碳排放的关键技术。其基本原理主要涉及三个环节：碳捕集、碳利用和碳封存。

(1)碳捕集是CCUS技术的第一步，主要目的是从工业排放源、能源生产过程或大气中捕获二氧化碳。这一过程通常采用吸收法、吸附法或化学吸收法等。吸收法利用液体吸收剂捕捉二氧化碳，如氨水、碳酸氢钠溶液等；吸附法则是通过固体吸附剂吸附二氧化碳，如活性炭、沸石等；化学吸收法则通过化学反应将二氧化碳转化为固体或液体物质。

(2)碳利用是CCUS技术的第二步，即对捕获的二氧化碳进行转化和利用。这一步骤旨在提高二氧化碳的经济价值，减少其排放对环境的影响。碳利用的方式多种多样，包括将二氧化碳转化为化学品、燃料、建筑材料等。例如，二氧化碳可以与氢气反应生成合成气，进一步转化为甲醇、乙二醇等化学品；也可以与石灰石反应生成碳酸钙，用于建筑材料的生产。

(3)碳封存是CCUS技术的最后一步，即将二氧化碳永久地封存于地下或海洋中，防止其重新释放到大气中。碳封存的主要方式包括地下封存、海洋封存和地质封存。地下封存是将二氧化碳注入到地下岩层中，如油藏、气藏或枯竭的煤矿等；海洋封存则是将二氧化碳注入到深海中；地质封存则是在地质结构中寻找合适的场所进行封存。碳封存技术的安全性评估和环境影响评估是确保其可持续发展的关键。

1.2CCUS技术的分类

CCUS技术根据其工作原理和应用场景，可以分为多个不同的类别。

(1)按照碳捕集方式，CCUS技术可分为直接捕集和间接捕集。直接捕集技术直接从工业排放源或大气中捕集二氧化碳，如吸收法捕集技术；间接捕集技术则首先将二氧化碳转化为其他物质，然后再进行捕集，如通过先转化为合成气或甲醇等。

(2)根据碳利用的方式，CCUS技术可以分为化学利用和物理利用。化学利用主要涉及将捕获的二氧化碳转化为有用的化学品，如合成燃料、塑料、建筑材料等；物理利用则包括将二氧化碳用于冷却、干燥或其他工业过程。

(3)按照碳封存的方式，CCUS技术可以分为地下封存、海洋封存和地质封存。地下封存是将二氧化碳注入到地下储层中，如油藏、气藏或枯竭的煤矿；海洋封存则是将二氧化碳注入到深海中；地质封存则是在地质结构中寻找合适的场所进行封存，如深层盐水层或火山岩层。每种封存方式都有其特定的技术和挑战，需要综合考虑地质条件、安全性、环境影响等因素。

1.3CCUS技术在全球的应用现状

CCUS技术在全球范围内的应用现状呈现出不断增长的趋势，各国纷纷投入资源进行技术研发和项目实施。

(1)在北美地区，美国和加拿大是CCUS技术的主要应用国家。美国拥有多个商业化的CCUS项目，涉及石油和天然气开采、水泥生产等行业。加拿大在碳捕集和封存方面也取得了显著进展，尤其是在油砂开采和天然气加工领域。这些项目不仅有助于减少温室气体排放，也为碳利用提供了新的途径。

(2)欧洲地区在CCUS技术的研发和应用方面同样处于领先地位。挪威、英国和德国等国家在碳捕集和封存技术方面投入了大量资源，建立了多个示范项目。这些项目涉及能源生产、钢铁、水泥等行业，旨在通过CCUS技术实现减排目标。此外，欧盟还推出了多项政策和措施，以促进CCUS技术的商业化发展。

(3)亚洲地区，尤其是中国和日本，近年来在CCUS技术领域也取得了显著进展。中国已启动多个CCUS示范项目，涉及电力、水泥和钢铁等行业。日本则将CCUS技术作为实现碳中和目标的重要手段，积极推动相关技术研发和项目实施。此外，韩国、印度等国家也在积极探索CCUS技术的应用，以应对气候变化和减少碳排放。全球范围内，CCUS技术的应用正逐渐从示范项目向商业化阶段过渡，为全球碳中和目标的实现提供有力支持。

第二章碳捕集技术

2.1吸收法捕集技术

吸收法捕集技术是CCUS技术中应用最为广泛的一种，其核心在于利用液体吸收剂与二氧化碳发生化学反应，从而实现二氧化碳的捕集。

(1)吸收法捕集技术主要采用碱性溶液作为吸收剂，如氨水、碳酸氢钠溶液等。这些溶液能够有效地与二氧化碳发生化学反应，生成碳酸盐或碳酸氢盐，从而将二氧化碳从气体混合物中分离出来。这一过程通常在吸收塔中进行，吸收剂在吸收塔内与含有二氧化碳的气体接触，二氧化碳被吸收剂吸收后，气体得到净化。

(2)吸收法捕集技术的关键在于选择合适的吸收剂和优化吸收过程。不同的吸收剂具有不同的吸收效率和选择性，因此需要根据具体的应用场景和排放源特性进行选择。此外，吸收过程的设计和优化对于提高捕集效率、降低能耗和减少运行成本至关重要。例如，通过优化吸收剂浓度、温度和压力等参数，可以显著