中国碳捕集、利用与封存(CCUS)技术进展报告.docx

研究报告

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中国碳捕集、利用与封存(CCUS)技术进展报告

一、碳捕集技术进展

1.1吸附剂捕集技术

吸附剂捕集技术作为一种高效的二氧化碳捕集手段，在近年来得到了广泛的研究和应用。吸附剂捕集技术主要依赖于吸附剂的吸附性能，通过物理吸附或化学吸附的方式将二氧化碳从气体混合物中分离出来。目前，活性炭、沸石、金属有机骨架材料（MOFs）等吸附剂在二氧化碳捕集领域表现出了优异的性能。

(1)活性炭作为一种传统的吸附材料，具有孔隙结构丰富、比表面积大、吸附能力强等特点。在二氧化碳捕集过程中，活性炭能够有效地吸附大量的二氧化碳，且吸附过程可逆，便于吸附剂再生利用。然而，活性炭的吸附容量有限，且在高浓度二氧化碳气体中的吸附性能有所下降。

(2)沸石作为一种天然矿物，具有较高的比表面积和丰富的孔道结构，使其在二氧化碳捕集方面具有很大的潜力。沸石吸附剂对二氧化碳具有较高的选择性，能够在较低的压力下实现高效的捕集。但是，沸石的吸附容量相对较低，且在高温条件下容易发生热稳定性下降的问题。

(3)金属有机骨架材料（MOFs）是一类具有高度多孔性和可调节性的新型吸附材料。MOFs材料具有较大的比表面积和丰富的孔道结构，能够提供大量的吸附位点，从而实现高效的二氧化碳捕集。此外，MOFs材料的吸附性能可通过调节其组成和结构进行优化。然而，MOFs材料的合成成本较高，且在实际应用中可能存在一定的环境风险。

1.2吸收液捕集技术

吸收液捕集技术是利用液体吸收剂对二氧化碳进行捕集的方法，具有操作简便、成本低廉、应用广泛等优点。该技术主要通过液体的物理吸收或化学吸收作用，将二氧化碳从气体混合物中分离出来。

(1)物理吸收法中，常用的吸收液包括醇类、胺类和有机溶剂等。醇类吸收液如甲醇、乙醇等，因其沸点低、挥发性好，能够有效地吸收二氧化碳。胺类吸收液如氨水、碳酸氢铵等，具有较好的热稳定性和化学稳定性，能够实现二氧化碳的高效捕集。然而，物理吸收法对二氧化碳的捕集效率相对较低，且吸收液在再生过程中可能产生二次污染。

(2)化学吸收法是利用吸收液与二氧化碳发生化学反应，将二氧化碳转化为稳定的化合物，从而实现捕集。常用的化学吸收剂有碱金属碳酸盐、碱土金属碳酸盐等。这些吸收剂与二氧化碳反应生成的碳酸盐在加热时可以分解，释放出二氧化碳，实现吸收液的再生。化学吸收法具有较高的捕集效率，但反应条件较为苛刻，对吸收剂的选择和再生过程提出了较高的要求。

(3)吸收液捕集技术在工业应用中具有广泛的前景。例如，在火力发电厂、钢铁厂等高碳排放领域，吸收液捕集技术可以有效降低二氧化碳排放。然而，吸收液捕集技术在实际应用中仍面临一些挑战，如吸收液的选择和再生、捕集效率的提升、设备材料的耐腐蚀性等。随着技术的不断进步和成本的降低，吸收液捕集技术有望在未来的二氧化碳减排中发挥重要作用。

1.3物理吸收捕集技术

物理吸收捕集技术是利用物理吸附作用将二氧化碳从气体混合物中分离出来的方法，该技术具有操作简单、能耗低、捕集效率高等优点。以下是几种常见的物理吸收捕集技术及其特点。

(1)液膜吸收技术是利用液体在固体表面形成的薄膜对二氧化碳进行捕集。这种技术的关键在于液膜的厚度和流动性能，液膜越薄、流动越快，捕集效率越高。常用的液体包括水、醇类、酮类等。液膜吸收技术的优点是设备简单、操作方便，但液膜的形成和流动控制较为复杂，且对温度和压力的敏感度较高。

(2)固体吸附剂吸收技术是通过固体吸附剂对二氧化碳进行物理吸附。固体吸附剂具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，能够提供大量的吸附位点。常用的固体吸附剂包括活性炭、沸石、分子筛等。固体吸附剂吸收技术的优点是捕集效率高、吸附过程可逆，但吸附剂的再生和再生能耗是技术应用的瓶颈。

(3)液-液萃取技术是利用两种互不相溶的液体在接触界面发生物质传递，从而实现二氧化碳的捕集。该技术中，一种液体作为萃取剂，能够选择性地溶解二氧化碳，而另一种液体则作为稀释剂，用于降低萃取剂中二氧化碳的浓度。液-液萃取技术的优点是捕集效率高、操作稳定，但萃取剂的选择和再生处理对技术经济性有较大影响。此外，液-液萃取技术对设备材料的要求较高，需考虑其耐腐蚀性和相容性。

1.4捕集效率与成本分析

(1)捕集效率是评价碳捕集技术性能的重要指标，直接关系到技术的可行性和经济性。捕集效率通常以二氧化碳的回收率或捕集率来衡量，即在一定的操作条件下，从气体混合物中捕集出的二氧化碳量与气体混合物中二氧化碳总量的比值。提高捕集效率是碳捕集技术发展的关键，这需要不断优化吸附剂性能、改进吸收液配方、优化操作参数等。例如，通过开发具有更高吸附容量和选择性的吸附剂，或者通过优化吸附和脱附过程，可以有效提升捕集效率。

(2)成本分析是碳捕集技术商业化推广的重要考量因素。成本包括初