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二氧化碳是目前最主要的温室气体 (GHG)，全球每年向大气中的排放量已达到约 360 亿吨（1950 年排放量为 60 亿吨）。[1] 为履行《巴黎协定》并将全球变暖控制在远低于工业化前水平 1.5-2 ◦ C 的水平，到 2050 年后，温室气体净排放量必须变为零甚至为负值 [2]。在降低工业过程的能源强度和碳足迹方面已经取得了重大进展，但这一努力必须伴随着二氧化碳捕获和永久储存 (CCS) 的明确部署。CCS 是一个从二氧化碳捕获到运输和长期储存的流程链，其中二氧化碳捕获是最昂贵和耗能最高的步骤 [1]。 CCS 仍需要大规模部署才能实现减缓气候变化的目标，因为目前被捕获并最终封存的二氧化碳不到 4000 万吨 [3]。已确定的三种二氧化碳捕获策略是：燃烧后、燃烧前和富氧燃烧。燃烧后技术在相对较低的二氧化碳分压下（通常含有 10% 到 15% 的二氧化碳）从烟气中去除二氧化碳。燃烧后被认为是一种末端解决方案，可以集成到现有工艺中，只需对工厂布局进行合理的少量改动。然而，其效率在具有多个二氧化碳排放点（锅炉、熔炉等）的行业中受到限制，例如钢铁制造厂和石油炼制行业（两者的碳排放量约占全球的 12%）[4]。在预燃烧系统中，碳以 CO 和 CO 2 的形式存在，这些物质是先前的蒸汽重整或气化过程的产物。然后，这些碳被完全转化为 CO 2，并在高压下与氢气分离。近年来，低碳氢气的生产引起了人们的极大兴趣，它可以用作清洁能源或作为生产氨、甲醇或合成燃料（主要通过费托合成）的原料，是一种持续减少这些行业碳足迹的方法 [5]。最后，在富氧燃烧系统中，燃料的燃烧是在纯氧而不是空气中进行的，由于进入的助燃气体中不含氮，因此可以产生几乎纯净的 CO 2 气流。然而，为了保持 CO 2 的纯度，必须避免系统中任何潜在的空气渗入，这意味着需要严格且昂贵的安全程序。本期特刊汇编了来自不同学科的杰出研究人员所开展的创新研究的成功论文，这些研究将为二氧化碳捕获和储存技术领域的先进技术提供实质性进展。以下总结了本期特刊中主要研究方向和研究结果的相关特征。迄今为止，绝大多数大型试点和商业化二氧化碳捕获、运输和封存工厂都是在发达国家启动的。这是因为，旨在实施推广 CCS 的政策和监管框架的主要努力已在发达国家实施 [ 6 ]。然而，预计未来几十年发展中国家的能源需求将强劲增长，因此，大约 70% 的 CCS 开发应在这些地区进行，以满足长期需求。
CO2 捕获过程模拟与实验研究
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