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碳捕捉与固碳技术

双碳背景下，为更好地服务国家需求，中国矿业大学积极开展捕集与固碳

（CCUS）技术创新，其中陆诗建研究员（教授）课题组协调、凝聚国内优势团

队，通过科研项目联合攻关、技术服务联合实施、示范工程联合推进等方式打造

了一支行业特色鲜明的科研创新与成果转化队伍，建立了CCUS全流程技术创新

联合体，形成了产学研用一体化的技术攻关与成果应用模式，实施了国内多个

CCUS科研示范项目。

CCUS创新联合体由中国矿业大学陆诗建研究员课题组组织协调，联合中石

化江汉石油工程设计有限公司、中科院山西煤化所、大连理工大学、中国石油大

学（华东）、中石化南京化工研究院有限公司、福州大学、山西大学、西南石油

大学、华润电力(深圳)有限公司、浙江菲达环保科技股份有限公司等十几家单位

的CCUS研究团队或项目实施团队，各单位CCUS团队之间实现优势互补、强强

联合，构建了“基础研究—技术攻关—工程设计—装备制造—工程建造”一体化

的CCUS技术创新与落地实施途径。迄今为止，创新联合体在CCUS领域发表论

文200余篇，申报/授权专利100余项。

据陆诗建介绍，目前，CCUS创新联合体发明了多氨基相变CO2捕集吸收体

系，研发了特大型CO2捕集反应器，开发了低压降旋流脱水技术，创新了“级

间换热+热泵+分级流解吸+再生气换热”等多工艺耦合能量梯级利用节能与节水

技术，集成形成了烟气/尾气CO2捕集工艺包，形成了高效低分压CO2捕集技术。

CO2捕集率≥90%，再生能耗降至2.4GJ/tCO2以下，溶剂损耗≤0.8kg/tCO2，解

决了CO2捕集高能耗、高成本的难题。

开发了固载胺新型CO2吸附剂、多温区CO2吸附剂、经济高效吸附剂成型

工艺与多能源耦合利用技术等关键技术，在高效CO2吸附分离材料设计理论研

究等方面取得了一定的突破；开发了CO2地面矿化技术，萃取固废渣中钙离子

与CO2反应，通过晶型形貌调控生产微纳米碳酸钙；通过胶凝反应等生产绿色

建材，形成CO2养护混凝土技术。

开展了工业级CO2管道输送泄漏和放空研究，建立了管道泄放扩散影响区域

模拟计算模型；建立了超临界CO2管道输送水力计算模型，构建了CO2管道不

同相态节流特性算法，形成了“多级节流、级间加热”的超临界CO2放空安全

控制技术；创建了CO2长输管道优化设计方法；开发了CO2配注与管网优化技

术，研制了橇装化、模块化CO2配注设备。解决了管道输送风险大与CO2注入

成本高的难题。

建立了考虑气体杂质影响的CO2多相节流特性算法模型，构建了防止CO2

驱多相混输系统冻堵及段塞流的安全运行技术边界，开发了CO2驱产出液集输

腐蚀控制技术；提出了CO2驱产出气集输水合物预测方法，发明了多阶段产出

气CO2回收技术，CO2回收率＞90%，开发了超临界态CO2增压回注技术。实

现了CO2驱产出液安全集输与产出气CO2高效回收回注，有效提高了CO2封存

率。

探索了高时效性环境风险识别预警方法，在空中、地面、地下开展了土壤气、

大气、地下水、地面变形、植被遥感等系统的监测研究，形成了空天地一体化

CO2地质封存监测技术，创建了环境影响评价体系，解决了环境监测预警难度大

的问题。

针对水合物法捕集CO2过程中水合物成核时间长和生长速率慢等问题，攻关

了低压低浓度条件下CO2气体的快速捕集，聚焦CO2水合物料浆形成条件的控

制以及工艺的开发。针对CO2加氢合成甲醇以及羰基化制备碳酸二甲酯转化路

径中存在CO2转化率较低，催化剂易水中毒的难题，开发了新型高效结构化整

体式催化剂，形成整体式催化剂智能制备技术以及全流程工艺设计。

针对低渗油藏CO2驱、CO2辅助稠油热采以及稠油热采多元热流体吞吐等驱

油作业过程中出现的气体窜流问题，开发了CO2以及温度敏感响应型凝胶，该

新型凝胶可有效封堵高渗通道，延缓气窜，为CO2驱油增产提供技术支撑。

针对高含水油藏、咸水层、煤层气藏CO2封存利用过程中微粒运移、润湿性

变化等导致的地层伤害问题，提出了注纳米颗粒固定地层微粒，修饰岩石润湿性，

提高CO2注入能力的方法；针对封存CO2沿盖层泄露问题，提出了注纳米颗粒

增强盖层岩石亲水性，提高CO2上升运移阻力的方法，为降低CO2泄露风险提

供