碳捕集、利用與封存(CCUS)技術是一項新興的、具有大規模二氧化碳減排潛力的技術,有望實現石化能源的低碳利用,被廣泛認為是應對全球氣候變化、控制溫室氣體排放的重要技術之一。為配合《'十二五'控制溫室氣體排放工作方案》的實施,全面推進我國碳捕集、利用與封存(簡稱CCUS)技術的研發與示范,3月11日,科技部發布《'十二五'國家碳捕集利用與封存科技發展專項規劃》。
我國CCUS技術發展的總體目標是:到'十二五'末,形成百萬噸級CCUS系統的設計與集成能力,構建CCUS系統的研發平臺與創新基地,建成30萬~50萬噸/年規模二氧化碳捕集、利用與封存全流程集成示范系統。
為實現這一目標,《規劃》明確了五大優先發展方向:即大規模、低能耗CO2分離與捕集技術,安全高效CO2輸送工程技術,大規模、低成本CO2利用技術,安全可靠的CO2封存技術,大規模CO2捕集、利用與封存技術集成與示范。
二、現狀及趨勢
當前,CCUS技術仍存在高成本、高能耗、長期安全性和可靠性有待驗證等突出問題,需通過持續的研發和集成示范提高技術的成熟度。我國CCUS技術鏈各環節都已具備一定的研發基礎,但各環節技術發展不平衡,距離規模化、全流程示范應用仍存在較大差距。
(一)CO2捕集技術
CO2捕集主要分為燃燒后捕集、燃燒前捕集以及富氧燃燒捕集三大類,捕集能耗和成本過高是面臨的共性問題。
燃燒后捕集技術相對成熟,廣泛應用的是化學吸收法。我國與發達國家技術差距不大,已在燃煤電廠開展了10萬噸級的工業示范。當前,制約該技術商業化應用的主要因素是能耗和成本較高。
燃燒前捕集在降低能耗方面具有較大潛力,國外5萬噸級中試裝置已經運行,國內6-10萬噸級中試系統試驗已啟動。當前,該技術主要瓶頸是系統復雜,富氫燃氣發電等關鍵技術還未成熟。
(二)CO2輸送工程技術
CO2輸運包括水路和陸路低溫儲罐輸送與管道輸送兩類方式,其中管道輸送最具規模應用優勢。
(三)CO2利用技術
CO2利用涉及石油開采、煤層氣開采、化工和生物利用等工程技術領域。
在利用CO2開采石油方面,國外已有60年以上的研究與商業應用經驗,技術接近成熟。我國利用CO2開采石油技術處于工業擴大試驗階段。與國外相比,主要技術差距在油藏工程設計、技術配套、關鍵裝備等方面。
在利用CO2開采煤層氣方面,國外已開展多個現場試驗,我國正在進行先導試驗。適合我國低滲透軟煤層的成井、增注及過程監控技術是研究重點。
(四)CO2地質封存技術
CO2地質封存主要包括陸上咸水層封存、海底咸水層封存、枯竭油氣田封存等方式。國外對陸上、海底咸水層封存項目進行了長達十多年的連續運行和安全監測,年埋存量達到百萬噸。
(五)大規模集成示范
國外正在運行的大型全流程CCUS示范項目有加拿大Weyburn油田CO2強化驅油項目、挪威Sleipner氣田CO2鹽水層封存項目等,這兩個項目的CO2都來自工業過程,累計封存CO2都已超過千萬噸。
我國現有的全流程示范項目包括中石油吉林油田的CO2工業分離與驅油項目、神華的鄂爾多斯煤制油CO2工業分離與陸上咸水層封存項目、中石化勝利油田的燃燒后CO2捕集與驅油項目。總體上,我國全流程示范項目起步晚、規模小,需要通過大規模、跨行業的集成示范,完善要素技術之間的匹配性與相容性,提升全流程系統的經濟性和可靠性。
(六)近期目標
利用技術發展目標:突破一批CO2資源化利用前沿技術,形成CO2驅油與封存,低成本CO2化學轉化、生物轉化與礦化利用關鍵技術,建成30萬噸級/年的CO2驅油與封存示范工程以及CO2轉化利用工業化示范工程。



