七十载科创深耕 破局低碳领跑 ——南化公司CCUS核心技术迭代升级助力绿色转型

近日，由南化公司参与承担的“十四五”国家重点研发计划“高性能混合基质气体分离复合膜规模化制备及应用”项目，顺利通过科技部专家组验收。依托项目成果建成的国内首套千方级混合基质膜法碳捕集中试装置，实现千小时级连续稳定运行。项目有效破解了传统胺法脱碳能耗高、成本高的行业难题，核心技术指标达到国内领先水平。

深耕气体净化领域70余载，南化公司持续布局碳捕集利用与封存（CCUS）绿色产业，不断优化升级膜法捕碳、固废矿化关键技术，打造形成涵盖技术研发、工程示范、资源化利用的全链条低碳创新体系，依靠自主核心科技创新，助推行业绿色低碳转型。

七十载深耕积淀 筑牢碳捕集创新根基

作为国内较早开展二氧化碳捕集技术研究的科研平台，南化研究院1958年被原化工部认定为全国气体净化重点研究单位。70余年持续攻关，该院逐步形成体系完善、持续迭代的CCUS技术体系。

20世纪60年代，国内CCUS研究尚处于起步阶段，南化率先开展二氧化碳分离回收基础研究。80年代，针对传统MEA胺法脱碳腐蚀严重、能耗高、溶剂损耗大等难题，科研团队成功开发复合胺吸收体系，推出国内第一代低分压二氧化碳捕集成套技术，突破传统工艺瓶颈。

1998年，南化科研团队进驻贵州赤天化实施脱碳装置改造。项目1999年顺利投产，各项指标显著优化，成为该项技术首个工业化标杆。此后技术加快推广，2009年前已在全国20余家企业投用，年回收高纯二氧化碳超百万吨，斩获国际发明金奖、江苏省科技进步二等奖、中国石化技术发明二等奖等多个奖项。

“十二五”至“十四五”，南化持续承担多项国家级重点研发项目。“十二五”攻关低能耗胺基溶剂技术，在碳捕集率保持80%以上的前提下，再生能耗较传统工艺下降30%以上，并完成工业验证；2013年建成中国石化二氧化碳捕集与资源化利用重点实验室，搭建小试、中试、工业示范一体化研发平台。“十三五”“十四五”期间持续优化溶剂配方与工艺流程，形成可适配低分压烟道气、中压合成气、高压天然气等多工况的脱碳技术方案，运行稳定性、能耗指标持续提升，业务遍及国内20余省份，并实现技术出海。

膜法技术迭代突破 破解降碳成本瓶颈

传统胺法脱碳是当前碳捕集主流工艺，但存在药剂消耗大、再生能耗高、占地多、运维成本高等短板，阻碍CCUS技术大规模推广。依托多年脱碳技术积淀，南化公司聚焦行业痛点，成功研发混合基质膜法碳捕集创新技术，突破传统工艺发展瓶颈。

“十二五”期间，南化联合天津大学开展聚合物膜碳捕集联合攻关，相关研究于2017年列入“十三五”国家重点研发计划。科研团队经过大量试验，突破膜分离关键技术，能够稳定制取纯度95%以上二氧化碳。2021年末，5万标准立方米/日烟气聚合物膜捕集示范装置顺利投产，打通膜法碳捕集全流程，为技术优化与产业化应用打下基础。

本次顺利通过验收的千方级混合基质膜中试装置，是在前序成果之上升级打造的新型研发平台。项目团队协同攻关，相继攻克膜材料量产、膜组件精密制造、大型系统集成等关键难题，形成全套自主工艺包与操作规程，实现技术、装备、工艺自主可控。

测算表明，混合基质膜法碳捕集优势突出：同等工况下膜材料用量减少20%以上，综合能耗相比胺法降低30%～50%，建设投资与运维成本明显下降。专家组评价，装置千小时连续稳定运行，充分验证技术可靠，核心指标国内领先，能够有力推动膜法碳捕集在电力、化工行业落地。

南化公司研究院气体净化所所长郭本帅表示，项目通过验收是产业化推广的新起点。后续企业将持续深化校企合作，优化膜材料分离性能、改进工艺流程，加快推动技术由中试走向工业示范与大规模市场应用，依靠低成本膜法碳捕集技术助力高耗能产业低碳减排。

矿化固废协同利用 打造以废治废增值新模式

在攻克膜法碳捕集技术的基础上，南化公司不断延伸CCUS产业链，依托中国石化与四川大学共建的CCU及二氧化碳矿化利用研究院，深耕二氧化碳矿化资源化利用，搭建“技术研发+工程示范+产业转化”全链条创新体系，探索出固碳减排、以废治废、变废为宝的绿色发展路径。

工业示范方面，公司联合相关单位建成万吨级二氧化碳矿化脱硫渣试验装置，在攀钢集团通过72小时连续运行考核。装置年处理烟气1万吨，实现二氧化碳矿化封存与脱硫固废资源化利用。

中试研发方面，普光气田100标准立方米/小时尾气矿化装置顺利投用，利用尾气二氧化碳处理磷石膏，产出硫铵、碳酸钙等高附加值产品。二氧化碳矿化利用率超75%。磷石膏转化率超92%。

技术优化层面，科研团队通过数值模拟与结构优化，创新设计双层文丘棒耦合圆环挡板结构，将矿化喷淋塔反应器体积缩减50%，二氧化碳吸收效率提升至99.6%，反应器运行效率大幅提升；自研一体化反应装置以单塔替代传统双塔，设备集约化水平显著提高。

当前，南化重点推进三大矿化利用研发项目：固废制备混凝土与人造骨料，可替代水泥原料；利用煤基固废生产充填胶凝材料，固废资源化利用率达92%；完成高浓度二氧化碳矿化联产硫铵、纳米碳酸钙经济性论证，为产业化落地提供支撑。