引言
目前，碳排放超标是全球共同面临的一大问题，因二氧化碳的过度排放造成的温室效应已连带起其他环境问题的共同出现，严重影响人们日常的生产生活。纵然目前有多种前景广阔的捕集方法，但寻找节能高效、可实现工业化捕集储存二氧化碳的技术成为科技工作者的一个重要研究方向。水合物法捕集二氧化碳作为一种在水合物基础物性研究下发展出来的一个方向，应用优势明显。若能寻找到一种可以使二氧化碳水合物的生成压力不太高、温度不太低的方法，则必将能实现高效节能捕集二氧化碳，具有广阔的应用前景。
1、二氧化碳捕集背景
二氧化碳排放量，与2018年相比，全球煤炭使用二氧化碳排放量减少近2亿吨(-1.3%)，这是石油和天然气排放量增加的原因。发达经济体的排放量下降了3.7亿吨(-3.2%)，其中能源部门占85 %。与2018年相比，许多主要经济体温和的天气对趋势产生了重要影响，排放量减少了约1.5亿吨。2019年的排放趋势表明，在能源行业的领导下，清洁能源的转化正在取得进展。全球能源部门的排放量减少了约1.7亿吨(-1.2%)，其中二氧化碳排放量自1980年代末以来达到空前水平的发达经济体降幅最大(当时电力需求下降了1/3)。世界上碳排放量最高的国家是中国。2019年二氧化碳排放数据:中国首份908亿吨；美国只排放49亿吨；欧盟有33亿吨。此外，中国的二氧化碳排放量仍处于快速增长阶段，过去10年二氧化碳排放量增长率达到38%。当然，这也与中国的能源结构密切相关。因为煤炭在中国的全部基本资源中消费最多。在所有能源中，煤炭是最大的碳排放源。南京及周边地区有很多炼油化工企业。与发电厂烟气不同，炼油厂和化学还原中二氧化碳含量相对较高，回收工艺简单，运营成本低。南京及周边地区的大型炼油化工企业主要包括JLSH、YZSH、NHGS和YZHX。4家炼油化工企业的年二氧化碳排放总量约2000万吨，其中约300万吨是纯度超过90%的高纯二氧化碳。
2、常规二氧化碳捕集技术概述
2.1吸收法
吸收法原理是利用吸收剂对含二氧化碳的混合气体进行洗涤，达到分离并捕集二氧化碳的效果。但吸收法对吸收剂性能的优劣有很高的要求，且在过程中往往需要另外加热，增加了能耗，投资和运行成本较高。
2.2低温分离法
低温分离是一种基于混合烟气中的其他组分N2和二氧化碳的沸点存在差异,低温冷凝使二氧化碳液化,从而将二氧化碳从混合气体中分离出来的方法。因二氧化碳在常温常压下以蒸气状态存在且易于液化，从理论上来说二氧化碳低温分离过程较为简单，但随着分离的进行使得二氧化碳的分压会逐渐减小，分离也变得越来越困难，造成二氧化碳回收率过低。因此低温分离法主要适用于对二氧化碳含量大于90%的混合气体进行提纯以及其他工艺的后期处理，对于低二氧化碳浓度的电厂烟气而言，将二氧化碳分离出来，需要的设备投资大、成本高、工艺复杂，经济性不高。
2.3膜分离法
膜分离法是基于不同气体通过膜的渗透速率不同的特点。以不同组分的气体在膜的两侧所产生的压差为动力，使渗透速率快的气体透过渗透膜并在另一侧膜处富集，从而实现不同气体组分的分离。膜分离法设备紧凑，操作简便，但其对原料气要求较高，且分离得到的二氧化碳产物纯度也不高。
3、二氧化碳储存技术进展
3.1地质储存
当前，地质封存是最有效、最经济的二氧化碳永久存储技术。地质储存主要利用管道在分离后将高纯二氧化碳注入地下较封闭的地质结构，从而将二氧化碳储存在孔隙较深较密的岩层中，这些岩层具有良好的透射性，必须为二氧化碳气体的分散提供足够的空间。地层由岩石密封，对二氧化碳不透明，然后由地质结构的空气状态永久储存二氧化碳。通常，二氧化碳储存在离地层800米以上的深度时，处于超临界状态，其密度甚至可以达到600 ~ 800 kg / m3。此时二氧化碳的浮力低于天然气，但高于原油。适合二氧化碳储存的地质结构包括废弃或没有商业开采价值的油气田和煤层、沉积在盆地的盐碱化含水层以及开采下的油气田，这可以提高油气开采率和深部煤层开采率。地质储层具有良好的气密性和巨大的储层容量等优点，能够有效地提高油气等资源的利润率。二氧化碳在深层地下的储存可以减缓全球温室效应，将改善资源回收与减少二氧化碳温室效应相结合，已成为二氧化碳存储技术的重要发展方向。
3.2生物储存
生物储存是指在整个生态系统的陆地和海洋生态环境中利用各种植物和自养微生物，通过光合作用或微生物分解吸收和固定大气中的游离二氧化碳，从而有效地转化为有机碳，从而储存二氧化碳。二氧化碳作为基质，通过光合作用促进藻类的增殖和生长，并不断研究其在生物技术中的应用。本研究表明，二氧化碳作为一种新型工业原料，可通过这一技术合成许多化学和制药物质。近年来，低碳农业研究越来越活跃，即增加空气中二氧化碳浓度，提高农作物产量。人们认为，低碳农业将具有广阔的前景。研究表明，二氧化碳作为固定藻类生长的限制因素不受光照强度的影响，可以提高藻类在这种大气下的生长速度，使其稳定均匀地生长。二氧化碳的生物储存具有非常广泛的应用前景。除了二氧化碳的储存外，微生物还可以得到许多高附加值产品，对环境资源起着重要作用。但其存储机制需要进一步研究和探索。陆地生态系统储存作为生物储存的一部分，主要利用森林、土壤、草原、沙漠等。来吸收大气中的游离二氧化碳，达到二氧化碳储存的目的。
3.3矿物储存
矿物储存是另一种二氧化碳储存，主要利用自然界中存在的各种天然矿石对二氧化碳进行碳化反应，得到相对稳定的碳酸盐。例如，二氧化碳通过氧化镁和氧化钙等碱性和地球外氧化物与碳酸镁和碳酸钙的反应凝固，使二氧化碳长期与大气分离。矿石的碳化理论上可以实现，因为碳酸盐的自由能低于二氧化碳。但是，当矿石在常温常压下进行碳化反应时，矿物质和二氧化碳之间的反应速率极其缓慢，因此研究人员为提高碳化反应速率做了大量工作。
结束语
2020年，中国提出力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的宏伟目标。要实现碳达峰和碳中和必须从两方面入手。一方面是从工业、交通、建筑等碳排放源头上减少碳排放。具体路径包括利用太阳能、风能、氢能、核能等各种清洁与可再生能源提供生产和生活所需的电能和其他能源，用可再生的生物基材料替代石油、天然气等化石材料。另一方面，制造业和生活中产生的碳排放不可能完全归零，这就要采用相关技术将排出的二氧化碳和其他温室气体吸收、固定、利用起来，也就是将释放的二氧化碳和其他温室气体从工业尾气等排放源头分离出来，进行长期封存或者再利用，这就是所谓的二氧化碳捕集、封存和利用（CCUS）技术。
参考文献：
[1] 步学朋.二氧化碳捕集技术及应用分析[J].洁净煤技术，2014(5):9-13.
[2] 骆仲泱，方梦祥，李明远，等.二氧化碳捕集封存和利用技术[M].北京，中国电力出版社，2012(5):196-197.
[3] 李鹏.化工工程现场施工管理与质量控制讨论[J].化工管理，2018(5):64-64.
[4] 孟令一.石油化工建设项目工程质量管理研究[J].建筑与预算，2015(11):27-35.