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CO2捕集是指待处理气体通过分离设备产生比较纯净的CO2的过程。很多天然气分离厂和制氨设备已经有分离CO2的应用，主要经济动力来自需要用于工业用途的净化气流。在发电厂中，CO2捕获已经在德国的一些大型电厂中采用或准备采用。中国华能集团的绿色煤电项目也准备采用。
现在所知的CO2捕集主要有三种方法：
1.燃烧后捕集。系统从一次燃料在空气中燃烧所产生的烟道气体中分离CO2。这些系统通常使用液态溶剂从主要成分为氮（来自空气）的烟气中捕获少量的CO2成分（一般占体积的3-15%）。对于现代粉煤（PC）电厂或天然气复合循环（NGCC）电厂，目前的燃烧后捕获系统通常采用某一种有机溶剂，如单乙醇胺（MEA）。
2.燃烧前捕集。系统在一个有蒸汽和空气或氧的反应器中处理一次燃料，产生主要成分为一氧化碳和氢的混合气体（"合成"气体）。在第二个反应器内（"变换反应器"）通过一氧化碳与蒸汽的反应生成其余的氢和CO2。可从最后产生的由氢和CO2组成的混合气体分离出一个CO2气流和一个氢流。如果CO2被封存，氢就成为无碳能源载体，可用来燃烧发电和/或热。尽管最初的燃料转化步骤较为复杂，与燃烧后系统相比成本较高，但由变换反应器产生的高浓度CO2（在烘干条件下一般占体积的15--60%），以及在这些应用中采用的高压则更有利于CO2的分离。燃烧前系统可以在采用综合汽化复合循环（IGCC）技术的电厂中使用。
3.富氧燃烧捕集。用氧代替空气作为一次燃烧进行燃料，产生以水汽和CO2为主的烟道气体。这种方法产生的烟道气体具有很高的CO2浓度（占体积的80%以上）。然后通过对气流进行冷却和压缩清除水汽。氧化燃料需要对空气中的氧进行上游分离，目前多数设计中假定氧的纯度为95-99%。为了在CO2交付封存之前从烟道气体中清除空气污染物和非浓缩气体（如氮），也许需要对烟道气体做进一步的处理。氧化燃料作为在锅炉中捕获CO2的一种方法，目前还处于示范阶段。氧燃料系统也正在气轮机系统中开展研究，但这类应用的概念设计仍处于研究阶段。
（本文主要参考IPCC的报告，其中捕集技术部分由于我的理解有限没有做修改。）
