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​实现增产与减排双赢,碳捕集CCUS技术正走向成熟,何时进入商业化运营时代?

更新日期:2022-09-11 09:55:42   联系方式:   信息编号:K9290
近日,中国石化宣布,我国最大碳捕集利用与封存(CCUS)全产业链示范基地、国内首个百万吨级CCUS项目——“齐鲁石化—胜利油田百

近日,中国石化宣布,我国最大碳捕集利用与封存(CCUS)全产业链示范基地、国内首个百万吨级CCUS项目——“齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目”(以下简称“胜利油田CCUS项目”)正式注气运行。中国石化方面表示,项目对搭建“人工碳循环”模式具有重要意义,将为我国大规模开展CCUS项目建设提供更丰富的工程实践经验和技术数据,有效助力我国实现“双碳”目标。




一、什么是碳捕集




CCS




碳捕集与封存(Carbon Capture and Sequestration,简称CCS,是将CO2从电厂等工业或其他排放源分离,经富集、压缩并运输到特定地点,注入储层封存以实现被捕集的CO2与大气长期分离的技术。




CCUS




在此CCS技术基础上发展出CCUS:碳捕集、封存及再利用技术。将二氧化碳从化石燃料电厂或工业设施中捕集提纯,然后通过运输投入新的生产过程加以利用,最终实现有效封存二氧化碳的目的。它在捕集、运输、长期封存三个环节基础上增加了对二氧化碳利用的环节,目前主要利用方式包括提高采收率、食品级二氧化碳精制,以及其他工业利用方式。




现有的CO2捕集方法




针对二氧化碳的不同来源和对二氧化碳的不同要求,有三种方法:




1.吸收法:包括物理吸收和化学吸收,这种方法在气源中二氧化碳浓度低于20%时使用.




2.变压吸附法:适用于二氧化碳浓度在20~60%之间的气源,经过吸附后的产品纯度高,工艺过程简单,全自动化运作,生产成本低.




3.低温蒸馏法:适用于气源中二氧化碳浓度90%以上,且产品纯度要求高、又需要液化储运的场合.如果后续做干冰,则采用高压精馏法




二、碳捕获与封存(CCS)项目表现明显不佳




CCS技术已经进行了50年,许多项目都失败了,而且还在继续失败——比如西澳大利亚的Gorgon项目,而目前只有少数几个项目能称得上是成功的。




历史表明,CCS项目有重大的金融和技术风险。电力行业近90%的筹划CCS产能在实施阶段就已经失败,或者提前中止——包括美国的Petra Nova和Kemper煤气化电厂。因此,该行业普遍声称的90%的减排目标在实践中无法达到。




找到合适的储存地点并将封存的碳维持在那里也是一个重大的挑战——被困在地下的二氧化碳需要被连续监测几个世纪,以确保它不会重新回到大气中。




如果没有找到减排的替代方案,政府必须考虑CCS项目的临时性问题,这些问题包括:




必须确定安全的储存地点,并制定长期监测计划和发生故障时的补偿机制。




CCS项目不得促进强化采油。




为了避免项目责任被转移给纳税人(像目前Gorgon的情况一样),从天然气开发项目的CCS中受益的大型石油和天然气公司必须对CCS项目的任何失败、泄漏和监测费用负责,特别是在他们因捕获碳而获得补贴、补助和税收抵免的情况下。




政府决不能利用它来为任何类型的化石燃料资产开绿灯或延长其寿命作为气候解决方案。




虽然可以对CCS在水泥等排放难以减少的行业中的应用进行更多的研究,作为实现净零目标的临时部分解决方案,在目前的框架下,作为解决灾难性排放上升的解决方案,CCS并不是一个气候解决方案。




全球各国政府都在为当前的能源和持续的气候危机寻找快速的解决方案,但不知不觉地把CCS作为一种解决方案是有问题的。




三、CCUS应用正走向成熟




在碳中和带动下,低碳成为石化企业发展绕不开的话题。




在实现低碳的过程中,诸如发展新能源、降低能耗等方式可以根本上杜绝碳排放,而当前我国能源结构仍以化石能源为主,因此,CCUS技术的出现则具备相应的历史必然性。




中国石化方面表示,CCUS可以实现石油增产和碳减排双赢,是化石能源低碳高效开发的新兴技术。齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目由齐鲁石化捕集提供二氧化碳,并将其运送至胜利油田进行驱油封存,实现了二氧化碳捕集、驱油与封存一体化应用。该项目覆盖特低渗透油藏储量2500多万吨,共部署73口注入井,预计15年累计注入1000余万吨,增油近300万吨,采收率提高12个百分点以上。




全球碳捕集封存研究院首席执行官杰拉德·丹尼尔斯(Jarad Daniels)曾预测,到本世纪中叶,CCUS年产能将从目前的4000万吨增长至数十亿吨。预计未来30年,该产业需要6550亿美元至1.28万亿美元的投资。各国气候政策的提出、各大企业零碳战略的制定、全球CCUS技术网络的强化、蓝氢能源的发展、负碳技术的商业前景等因素,为CCUS的规模化应用提供了强大动力。




中国石化方面表示,二氧化碳地质封存的潜力巨大,而且具备大规模捕集利用与封存的工程能力。实践证明,发展CCUS可以较大幅度提高低品位资源开发利用率,对保障国家能源安全提供支撑。




当前,作为减碳固碳技术,CCUS已成为多个国家碳中和行动计划的重要组成部分。中国石化方面提到,虽然我国CCUS正处于工业化示范阶段,与国际整体发展水平相当,但是部分关键技术仍与国际先进水平有所差距,不同地区的封存潜力差异较大,面临诸多挑战。多年来,中国石化持续进行科研攻关,推动我国CCUS产业发展。




四、何时进入商业化运营时代?




记者了解到,此次投产的胜利油田CCUS项目在碳捕集环节,实现全部设备国产化。齐鲁石化的碳源纯度高达90%,通过液化提纯技术,回收煤气化装置尾气中的二氧化碳,更加节能、成本更低,且碳捕集端全部装置均实现国产化。同时,该CCUS项目采用多项绿色技术,降低装置运行能耗,减少碳排放。




中国石化方面表示,在碳利用与封存环节,公司拥有多项核心技术。CCUS项目要提高封存率和采收率,全过程密闭是核心。在注入端,针对液态二氧化碳易气化外排及多井同时注入计量分配难度大的难题,胜利油田攻关研发全密闭高效注入技术,形成了具有完全自主知识产权的注入系列装备,破解了“零排放、低温计量、分压分注”等核心技术难题;在采出端,创新实施采出气液全程密闭集输与处理工艺,采出气分水后输送至回注站直接增压回注至地层进行二次驱油与封存,确保“油不落地、水不外排、气不上天”。胜利油田形成了“二氧化碳高压混相驱”核心技术并取得矿场应用突破,已在20个区块累计注入二氧化碳64万吨,封存50多万吨,增油10多万吨。




目前,齐鲁石化捕集的二氧化碳采用陆上车辆运输方式,送至胜利油田进行驱油封存。根据中国石化的规划,预计到今年年底,齐鲁石化至胜利油田的百公里二氧化碳输送管道投产,届时将在国内首次实现二氧化碳长距离超临界压力管输,真正做到制、输、用全过程、全密闭。




此外,“十四五”时期,中国石化将依托胜利发电厂、南化公司等企业产生的二氧化碳,力争在所属胜利油田、华东油气田、江苏油田等再建设2个百万吨级CCUS示范基地,实现CCUS产业化发展。



 

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