CCUS在煤化工行业的应用现状与挑战

CCUS在煤化工行业的应用现状与挑战

前言：

伴随全球“双碳”目标推进，煤化工行业作为高碳排放的典型领域，正承受着产业结构调整与绿色化转型的双重压力。在实现深度减排的路径中，碳捕集、利用与封存（CCUS）技术被视为煤化工绿色转型的重要支撑技术之一。本文将从技术层面与行业实践两个维度，分析煤化工领域CCUS的现状与发展挑战。

1.煤化工行业为什么需要CCUS？

煤化工行业通过煤炭转化为合成气、甲醇、氨、烯烃等化工产品，但这一过程中伴随大量CO?排放，传统工艺难以通过能效提升彻底消除碳排放。CCUS技术可以从根本上从源头捕集二氧化碳，并实现封存或转化利用，是实现行业“深度脱碳”和“双碳”目标的重要技术途径。

2.CCUS技术捕集手段及其优缺点

碳捕集是CCUS全链条中技术难度最大、成本消耗最多的一环。目前主流的捕集技术包括：

（1）. 燃烧后捕集(Post-combustion Capture)

这是目前工业应用最广泛的方式，通常采用化学溶剂（如胺类溶剂）吸收燃烧后烟气中的 CO?。

优点：

可直接与现有工厂烟气系统结合；

技术成熟度高，已有大量工业案例参考；

缺点：

能耗较高（尤其是溶剂再生能耗）；

对于低浓度烟气捕集成本仍偏高；

设备规模大，占地与运维要求高。

（2）. 预燃烧捕集（Pre-combustion Capture）

主要用于煤气化等工艺流程中，在煤炭气化生成合成气前去除 CO?，这对于煤化工典型气化工艺尤为契合。

优点：

CO?浓度高、压力大，捕集效率高；

与煤气化生产流程相对容易整合；

缺点：

工艺较为复杂，改造难度大；

成本和设备投入压力较高。

（3）. 氧燃烧与新型材料路径

如氧燃烧、膜分离技术和固体吸附材料等，是研究热点方向。膜分离、固体吸附剂（包括金属有机框架MOFs）正在被研究用于提升分离效率、降低能耗与成本。

优点：

有望显著降低长期运营能耗；

对低浓度 CO? 捕集更具潜力。

缺点：

技术成熟度仍低；

商业化大规模工业化案例较少。

3.煤化工行业中哪些捕集技术有工业前景？

对于煤化工行业，预燃烧捕集与燃烧后捕集是当前最具工业化前景的技术路径：

煤气化流程本身就包含合成气处理阶段，预燃烧捕集能在高CO?浓度条件下高效运作，适合煤化工炼制流程。

对于已经投运的煤化工装置，通过燃烧后捕集技术进行工艺后处理改造，是现阶段最易落地的路径。

同时，膜分离、化学循环法、吸附材料等新技术具备中长期产业化潜力，但还需进一步解决耐久性、成本与现场适配等问题。

4.煤化工行业CCUS的工业化现状

（1）全球最大规模燃煤碳捕集项目正式运行

中国运营的超大型燃煤碳捕集设施可每年捕集约150 万吨CO?，是迄今全球最大的煤炭碳捕集工程，设立了行业标杆。

（2）煤化工/煤气化类项目积极推进

国内多地已有涉及煤liquefaction（煤制油）、煤制气与合成气流程的CCUS示范项目规划或在建，这些项目结合煤化工流程进行CO?捕集与利用，例如在宁夏、内蒙古等煤化工集聚区推进百万吨级CCUS工程。

（3）国家全产业CCUS示范工程建设加速

包括煤电、煤化工、化工等行业在内的多种示范项目数量持续增长，中国CCUS年度捕集能力突破数百万吨规模。

5.行业面临的主要挑战

尽管煤化工CCUS技术应用不断推进，但仍面临几个现实挑战：

（1）.成本高企

CCUS中的捕集与脱碳过程能耗大、设备投入高、运维成本高，商业化盈利空间有限，需政策补贴或碳价机制支撑才能实现规模化落地。

（2）.技术成熟度不均衡

燃烧后与预燃烧技术已具备工业成熟度，但膜分离、氧燃烧等新技术尚需验证其工业稳定性和实用性。

（3）.产业链协同问题

从捕集到运输、利用与封存，需要建立完整的CO?运输管网与封存场库体系，而这在煤化工集中区尚不完善。

（4）.政策与商业机制约束

CCUS仍是高成本低收益的技术路径，需要政策导向（如财政支持、碳减排量交易、税收优惠等）与市场化碳定价机制协同推进才能形成商业动力。

6.未来发展展望

虽然面临挑战，但CCUS在煤化工行业的应用未来依然可期：

（1）技术创新不断推进——材料科学、膜技术、催化与系统集成优化将持续提升效率、降低单位成本。

（2）政策驱动增强——随着“双碳”政策落地与碳市场完善，CCUS项目将获得更明确的财政与市场支撑。

（3）产业协同发展——在煤化工集聚区建立CO?资源综合利用产业链，推动CO?在化学品、矿化建材、液体燃料等领域转化利用。

7.结语

CCUS是煤化工行业实现深度脱碳的关键技术之一。尽管当前捕集成本与商业模式仍面临压力，但随着技术进步、政策引导和项目实践不断推进，煤化工行业的CCUS应用正从技术示范逐步走向工业化落地。