隨著全球能源結構轉型升級，石油石化行業(yè)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機遇。如何在保持能源供應安全穩(wěn)定的同時，實現(xiàn)綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展，成為行業(yè)共同面對的課題。而這一切，離不開技術的持續(xù)創(chuàng)新與突破。

技術的每一次飛躍，都是對未來的深刻洞察與積極回應。本版特推出《技術引領市場》欄目，深入挖掘并報道那些引領行業(yè)變革的先進技術，展現(xiàn)科技創(chuàng)新如何為石油石化行業(yè)注入新的活力，期望通過這一窗口，讓讀者更加了解石油石化行業(yè)的科技前沿，激發(fā)行業(yè)創(chuàng)新思維，共同推動行業(yè)向更加清潔、高效、智能的方向發(fā)展。

在2025年全國“兩會”上，CCUS技術作為碳中和戰(zhàn)略的核心支撐，成為熱議焦點。本版以南京工程公司為樣本，深度解析中國石化工程領域在CCUS技術上的突破性實踐，敬請關注。

□程志瑩

“雙碳”目標的提出將CCUS（碳捕集、利用與封存）推至聚光燈下。2023年發(fā)布的《中國二氧化碳捕集利用與封存年度報告》顯示，我國已投運、在建及規(guī)劃的CCUS項目超過100個，年減排量突破1000萬噸，但核心技術國產化率不足60%的現(xiàn)狀，成為制約產業(yè)發(fā)展的瓶頸。

在CCUS技術產業(yè)化進程中，工程公司扮演著關鍵角色。作為中國石化旗下的重要力量，南京工程公司在這一領域深耕多年，以技術創(chuàng)新為核心驅動力，不斷突破關鍵技術瓶頸，為行業(yè)綠色轉型發(fā)展注入強勁動力。

找準定位，擘畫長遠發(fā)展藍圖

近年來，隨著全球對碳排放問題的關注日益升溫，CCUS技術被賦予了前所未有的戰(zhàn)略意義。中國石化明確提出要加快布局CCUS產業(yè)鏈，打造綠色低碳產業(yè)體系。在此背景下，南京工程公司主動擔當、提前謀劃，為自身發(fā)展明確了清晰的定位和方向。

“我們不僅要鞏固傳統(tǒng)市場優(yōu)勢，還要在‘雙碳’目標引領下，積極開拓新能源、資源循環(huán)利用等新興領域?！蹦暇┕こ坦究偨浝韰羌ㄕf，“這是時代賦予我們的使命，也是企業(yè)實現(xiàn)高質量發(fā)展的必由之路?！?/p>

10多年前，CCUS還被認為是“成本高、商業(yè)化難”的冷門領域，但南京工程公司看到了國家能源轉型的必然趨勢。2010年，該公司便涉足CCUS技術研究，并于2013年成立了CCUS工程技術研究中心。該中心下設5個技術團隊，涵蓋二氧化碳捕集、礦化利用、化學轉化等多個方向，會聚了100余名設計骨干和技術專家。多年來，團隊參與了20余項國家及集團公司的CCUS技術研發(fā)項目，申請專利20余件，完成了多套裝置的工程設計，積累了豐富的實踐經驗。

值得一提的是，2022年，南京工程公司參股了我國首個碳全產業(yè)鏈科技公司——中石化碳產業(yè)科技股份有限公司，邁出了碳減排技術研究和市場開發(fā)的重要一步。2024年，該公司被認定為“江蘇省碳捕集利用與封存工程技術研究中心”“江蘇省碳原子經濟性綠色化工工程研究中心”，進一步彰顯了在行業(yè)的領先地位。

深耕研發(fā)，打造核心競爭優(yōu)勢

技術創(chuàng)新是企業(yè)的生命線，也是南京工程公司在CCUS領域脫穎而出的關鍵所在。面對激烈的市場競爭，該公司始終堅持自主研發(fā)與協(xié)同攻關相結合，聚焦產業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)，努力攻克技術難題，推動成果轉化。

“CCUS技術的研發(fā)不僅需要理論突破，更需要工程化應用的驗證?！奔瘓F公司高級專家謝東升介紹，“經過多年積累，南京工程公司已經在二氧化碳捕集及液化或礦化利用、二氧化碳干重整/雙重整、二氧化碳化學轉化利用（制甲醇）等方面取得了重要進展?！?/p>

技術研發(fā)的道路并非一帆風順。以二氧化碳礦化脫硫渣技術為例，這套世界首個萬噸級工業(yè)試驗裝置的研發(fā)過程充滿了挑戰(zhàn)?！爱敃r最大的難點是如何在提高反應效率和設備生產強度的同時降低能耗。”回憶起攻關的艱難，南京工程公司首席專家孫國超感慨，“功夫不負有心人，我們聯(lián)合南化研究院和四川大學，經過無數(shù)次試驗和優(yōu)化，最終成功開發(fā)出具有首創(chuàng)性的關鍵技術?！痹撗b置連續(xù)運行72小時的結果表明，二氧化碳礦化脫硫渣關鍵技術不僅能有效處理工業(yè)廢渣，而且能實現(xiàn)二氧化碳的高效固定，為后續(xù)大規(guī)模推廣奠定了堅實基礎。

人才是技術創(chuàng)新的核心動力。近年來，南京工程公司大力實施“四個工程”精準培養(yǎng)計劃，激發(fā)科研人員的創(chuàng)新活力，通過把“最聰明的腦袋”聚在一起，推動創(chuàng)新思想的交流與碰撞，加快了技術研發(fā)的步伐。

“作為一名技術人員，我深刻感受到公司對創(chuàng)新的重視和支持?！蹦贻p的工藝研發(fā)工程師傅穎政博士分享自己的成長經歷，“在這里，我們有機會參與最前沿的技術研發(fā)，讓我感到激動又自豪。”

緊跟市場，引領行業(yè)高質量發(fā)展

技術突破只是第一步，如何將成果轉化為市場競爭力同樣至關重要。南京工程公司始終踐行“以客戶為中心”的理念，緊密關注市場需求，構筑了一體化、貫通式的研究模式，確保技術能夠精準對接客戶實際需求。

2023年6月，南京工程公司參與設計的亞洲最大火電CCUS項目——國家能源集團泰州電廠50萬噸/年二氧化碳捕集項目順利投產。該項目不僅有效解決了傳統(tǒng)碳捕集技術高耗能、高投資的問題，而且顯著提升了經濟性，為電廠低碳化轉型提供了有力支撐。

“這個項目的成功實施，讓我們看到了市場的巨大潛力。”南京工程公司市場部副經理陳小波說，“目前，我們正在為泰州電廠規(guī)劃全煙氣二氧化碳捕集項目，進一步助力客戶實現(xiàn)節(jié)能降碳目標?！?/p>

此外，該公司聯(lián)合開發(fā)的“10萬噸/年二氧化碳化學鏈礦化利用技術工業(yè)示范項目工藝包”也取得了重要進展。該項目被國家發(fā)展改革委列為“第一批綠色低碳先進技術示范項目”，建成后將成為國內最大的二氧化碳礦化綜合利用項目，二氧化碳吸收率大于90%，可實現(xiàn)永久固碳。

創(chuàng)新永無止境，探索從未停歇。在“雙碳”目標的指引下，CCUS技術仍有許多未知領域等待開拓。“未來，我們將繼續(xù)深化創(chuàng)新驅動，聯(lián)合科研院校開展全鏈條技術攻堅，重點突破生物質能轉化利用、二氧化碳礦化固廢制混凝土等關鍵核心技術，形成企業(yè)競爭優(yōu)勢?！蹦暇┕こ坦靖笨偣こ處?、工藝室經理李蒙說，“相信在大家的共同努力下，我們一定能在‘雙碳’進程中發(fā)揮更大作用?！?/p>

從技術研發(fā)到市場應用、從人才培養(yǎng)到產業(yè)布局，南京工程公司正以實際行動詮釋科技創(chuàng)新的力量，在這條充滿挑戰(zhàn)與機遇的道路上，用智慧和汗水書寫全新的綠色篇章。

圖表來自《中國二氧化碳捕集利用與封存年度報告（2023）》

我國CCUS產業(yè)進入快速發(fā)展期

□柯 巖

CCUS是將“碳負債”轉化為“碳收益”的主要技術之一，具有社會效益與經濟效益雙贏特性，已獲得國際社會的普遍認同。

從全球來看，CCUS項目主要在美國、加拿大等國家率先開展，特別是美國自20世紀50年代開始進行CCUS-EOR（二氧化碳提高石油采收率）項目研究后，目前已具備成熟的CCUS-EOR工業(yè)體系。21世紀以來，美國、加拿大、澳大利亞、日本及阿聯(lián)酋等國家加速推進二氧化碳捕集項目的工業(yè)化。

從國內技術發(fā)展情況看，我國CCUS-EOR研究起步較早，石油企業(yè)及有關院校早在20世紀60年代就開始探索二氧化碳驅油技術，但因氣源、機理認識、裝備等問題，產業(yè)化發(fā)展滯后。進入21世紀以來，國家和石油企業(yè)相繼設立CCUS-EOR重大科技攻關和示范工程項目，大大推動了關鍵技術的突破和礦場試驗的成功。

在“雙碳”背景下，CCUS技術作為國際公認的大規(guī)模直接減排技術，是國家碳中和目標實現(xiàn)的重要支撐，其戰(zhàn)略重要性進一步得到確認，2020年以來我國的CCUS示范項目數(shù)量明顯增多。2022年8月，國內首個百萬噸級CCUS項目齊魯石化-勝利油田項目建成投產，標志著我國CCUS產業(yè)進入技術示范中后段——成熟的商業(yè)化運營，為大規(guī)模開展CCUS項目建設提供了更豐富的工程實踐經驗和技術數(shù)據。

近年來，我國CCUS技術快速發(fā)展，構建了碳捕集、利用與封存全流程技術體系，形成了不同濃度排放源的二氧化碳捕集技術，并在煤電、石化、水泥及鋼鐵等行業(yè)開展了大量示范應用。據統(tǒng)計，截至2024年8月，我國已投運CCUS項目67個，包括61個投運中項目和6個間歇運行項目。

從在運行的CCUS項目碳利用或封存方式來看，提高石油采收率（EOR）是最主要、技術最成熟的碳利用方式。有22個已投運項目明確其將捕集的二氧化碳用于提高石油采收率，其中17個CCUS項目將捕集的二氧化碳僅用于EOR。規(guī)模最大的EOR項目為齊魯石化-勝利油田二氧化碳捕集利用與封存全流程項目。國內二氧化碳生物利用方式主要為二氧化碳微藻養(yǎng)殖并制備高附加值產品。廣東能源湛江生物質電廠煙氣微藻固碳工程示范是國內首個生物質電廠原始煙氣微藻固碳工程示范。二氧化碳礦化利用的方式為利用其處理固廢生產碳酸鈣、石膏、養(yǎng)護混凝土砌塊等材料，代表性項目為2023年京博集團建成的全球首個10萬噸級二氧化碳直接利用CCUS示范項目。該項目利用鋼鐵、電力、水泥等行業(yè)生產過程中產生的鋼渣、鎂渣、爐渣、電石渣等大宗固廢，在不借助外部熱源、不使用任何水泥的條件下與企業(yè)脫硫脫硝、合格外排的二氧化碳煙氣發(fā)生礦化反應，每噸碳礦化材料吸碳固碳0.3~0.5噸，形成快速捕碳固碳的多功能負碳材料產品。還有15個已投運的CCUS項目用途為綜合性的，包括EOR、礦化利用、制化學品、食品加工、食品冷鏈、生產氮肥、氣焊保護等用途。此外，有9個CCUS項目未公布捕集的二氧化碳的用途。

從CCUS技術應用領域看，我國CCUS示范項目行業(yè)覆蓋面不斷擴大，目前國內已建成的CCUS示范項目的二氧化碳捕集源已涵蓋電力、油氣、化工、水泥、鋼鐵等多個行業(yè)。其中，電力行業(yè)和化工行業(yè)示范項目已超過20個。此外，還有超過40個規(guī)劃和投運中的示范項目來自油氣、煤化工、石油化工、乙醇制備和化肥生產等行業(yè)。

值得注意的是，近年來我國各領域CCUS項目建設投入雖日益增加，但相比美國等技術應用發(fā)展領先國家，國內CCUS項目建設規(guī)模偏小，導致目前全國在運營CCUS項目的碳捕集能力總和占全球比例僅為4.6%。

盡管CCUS是一種可行的減排技術，但要實現(xiàn)商業(yè)利用還面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，成本高、能耗高、效益差的問題依然存在，亟須加強CCUS全技術鏈創(chuàng)新，突破捕集、利用的理論和技術瓶頸，加快低濃度排放源的低能耗、低成本捕集技術研發(fā)。其次，二氧化碳化工轉化利用技術、生物利用技術等關鍵技術有待突破。再次，CCUS產業(yè)發(fā)展生態(tài)仍需完善。未來，隨著國家政策效能釋放，我國將持續(xù)著力構建低碳、零碳的CCUS產業(yè)鏈，不斷創(chuàng)新和發(fā)展相關政策、法律法規(guī)和商業(yè)模式，國內CCUS技術應用市場、政策環(huán)境將不斷完善，為CCUS產業(yè)發(fā)展提供更多助力。

對于CCUS，市場更關注的環(huán)節(jié)是“用”。驅油后進行封存，是全球CCUS總的發(fā)展趨勢。我國CCUS在驅油領域發(fā)展的潛力很大，一方面，含油氣盆地具有多個油氣藏及大量的咸水層，是最有利的封存場所，初步評價具有上萬億噸的封存潛力；另一方面，源-匯優(yōu)化涉及社會經濟、產業(yè)技術、自然環(huán)境和國土空間等多個要素，且碳源、碳匯具有時空動態(tài)變化特征，需要從全局最優(yōu)的角度開展源-匯匹配。此外，我國含油氣盆地分布范圍廣，具有很好的源-匯匹配性，可以進行多目標最優(yōu)化源-匯匹配。綜上分析，未來圍繞含油氣盆地建設多個驅油封存中心，形成捕集-輸送-驅油封存利用產業(yè)集群，打造區(qū)域零碳低碳基地，或將成為我國推動CCUS產業(yè)發(fā)展關注的重要方向之一。例如，以渤海灣盆地為中心，形成輻射京津冀的渤海灣盆地千萬噸級CCUS項目群；以華東、江蘇、上海等區(qū)域為中心，形成長三角千萬噸級開放式CCUS產業(yè)集群。中國石化正在研究建設含油氣盆地驅油封存中心，推動形成捕集、輸送、利用、封存的產業(yè)集群。

（作者單位：智研咨詢）

典型案例

項目名稱：國家能源集團泰州電廠50萬噸/年二氧化碳捕集項目

技術優(yōu)勢：二氧化碳捕集技術以煙氣為原料，采用化學吸收法，用有機胺吸收劑捕集其中的二氧化碳，有效解決了二氧化碳捕集高耗能、高投資和高運行成本等問題，提升了碳捕集技術的經濟性，為電廠低碳化轉型提供了支撐。

應用效果：自投產以來，該裝置運行平穩(wěn)、能耗較低、工況調節(jié)范圍寬，產品質量穩(wěn)定。其二氧化碳捕集率大于90%，二氧化碳產品濃度大于99.95%，每噸二氧化碳再生熱耗小于2.35焦耳、吸收劑損耗小于0.21千克，整體技術指標達到國際先進水平。

項目名稱：世界首套萬噸級二氧化碳礦化脫硫渣工業(yè)試驗裝置

技術優(yōu)勢：二氧化碳礦化脫硫渣關鍵技術具有首創(chuàng)性，將工業(yè)固廢與二氧化碳進行礦化反應，不僅實現(xiàn)了二氧化碳的高效封存，而且能將固廢轉化為有價值的碳酸鹽產品，在固碳效率、資源化利用、環(huán)境與經濟效益方面均有顯著優(yōu)勢。

應用效果：裝置72小時連續(xù)運行結果顯示，二氧化碳吸收轉化率達90%、碳凈封存率達75%，整體技術達到國際先進水平。該技術可為大型二氧化碳礦化脫硫渣裝置設計、建設和安全穩(wěn)定運行提供有力支撐。

項目名稱：中晉太行礦業(yè)30萬噸/年氫基直接還原鐵工業(yè)化試驗裝置

技術優(yōu)勢：二氧化碳干重整技術以二氧化碳和焦爐煤氣為原料，反應生成合成氣直接用于還原鐵，可解決直接還原鐵裝置的氣源問題，同時也為二氧化碳化學轉化利用打下堅實基礎。

應用效果：該裝置成功產出合格海綿鐵產品，標志著全球首套以100%焦爐煤氣為氣源的氫基豎爐直接還原鐵工藝實現(xiàn)商業(yè)化運行，是我國綠色低碳冶金技術的重大突破。