CO₂捕获、利用与封存技术（CCUS）已经被广泛应用于降低温室效应所带来的影响。但传统的二氧化碳捕集技术仍需可靠的二氧化碳利用及封存方法加以支撑,寻找CO₂捕获与利用一体化技术能解决这一问题。正是基于此,本文提出了一种用于制备合成气、且即时捕集和利用二氧化碳的新型化学链重整过程。它集成了化学链混合重整（即CO₂重整和部分氧化重整）和以CO₂载体（CC）和氧载体（OC）为介质的钙循环及氧化还原循环。这种新工艺实现了节能运行,获得了H₂/CO灵活可调的合成气,且在CO₂捕获后即时转化利用CO₂。本文首先通过运用吉布斯自由能最小原理和熵增原理进行热力学筛选,初步确定基于Fe和Cu的金属/金属氧化物为潜在的OC、CaO及MnO为潜在的CC。随后再建立简单的三联流化床循环流程模型,对此工艺过程进行模拟,发现CO₂几乎完全被捕集,CH₄转化率超过92.11%,最大CO₂利用率为99.18%,H₂/CO比接近2。通过控制变量法,得出此过程能耗相对于传统的混合重整和三重整过程能耗分别降低40.74%和68.62%。额外添加蒸汽进料量,低压和高温均有利于提高系统性能。固定床结果表明,气体产物分布、固体反应特性和固体结晶相成分变化证明了这种新方法的可行性,反应前后的固体组成变化说明此过程具有潜在的循环性。更重要的是,这一新型过程通过碳质能源的清洁使用减少碳足迹,为实现二氧化碳捕集和转化一体化提供了一条新的途径。