CCUS正實現規模化示范、產業化發展

2024-9-23 09:39 來源: 中國石化報 |作者: 唐 緯 葉迎春

“中國石化聯合殼牌、巴斯夫、寶武等企業,在華東地區開展國內首個開放式千萬噸級CCUS(碳捕集、利用與封存)研究項目,聚力推動華東地區現有產業脫碳,助力區域綠色低碳循環經濟發展。”中國石化黨組書記、董事長馬永生在大會上的發言透露出一條重要信息:CCUS正在實現規?;痉逗彤a業化發展。

中國工程院院士、中國石油科學技術協會主席孫龍德介紹,自2015年《巴黎協定》簽署以來,全球CCUS產業迎來歷史性轉折,步入了經濟效益與社會效益并重、雙輪驅動的快速發展軌道,實現了顯著增長。

截至今年上半年,全球范圍內已投入運行的CCUS項目總數達到89個,每年可捕集二氧化碳約5600萬噸。這些項目不僅在數量上持續增長,而且在技術上實現了重要突破。捕集碳源逐步從傳統的石油化工領域向電力、水泥、鋼鐵等更多高排放行業拓展,封存技術也日趨成熟,特別是咸水層二氧化碳封存技術深入發展,為CCUS規?;瘧瞄_辟了新路徑。

我國CCUS技術發展勢頭迅猛。截至2022年底,全國范圍內已投入運行的CCUS項目12個、在建項目接近100個,形成了多點開花、全面布局的良好局面。

中國石油早在1965年就在大慶油田建設CCUS項目,累計封存二氧化碳720萬噸,還在巴西開展了兩個400萬噸級以上的封存項目,并在海南成功實施了國內首個咸水層二氧化碳注入項目,為CCUS技術的國際化應用與合作樹立了典范。

中國工程院院士、中國石化首席科學家李陽介紹,中國石化積極推動CCUS技術發展,已建成一個平臺(CCUS重點實驗室),正在推進兩項工程(勝利油田驅油封存項目、華東地區國內首個開放式千萬噸級CCUS研究項目)。

二氧化碳驅油與封存協同技術是中國石化的一大亮點,能夠高效利用捕集的二氧化碳進行油田驅油作業,提高油氣采收率。中國石化與殼牌、巴斯夫、寶武等企業聯合開展的開放式千萬噸級CCUS研究項目,匯聚多方優勢資源,探索經濟可行的商業模式,將為全球CCUS產業發展提供重要參考和借鑒。

在技術推廣方面,中國石化不斷優化完善不同排放源的捕集技術、管道輸送技術,以及二氧化碳驅油和封存技術,將進一步降低CCUS項目成本、提高經濟性、增強市場競爭力。此外,中國石化重點研究的二氧化碳驅水與封存的協同技術,對于我國缺水地區具有重要意義。

中國科學院院士、清華大學化學工程系教授費維揚提出,目前低濃度二氧化碳捕集技術受高昂成本限制,仍面臨諸多挑戰。2014年,加拿大建成了100萬噸/年低濃度二氧化碳捕集驅油項目,到2022年仍未達到設計標準,這一實例顯示出當前低濃度二氧化碳捕集技術在實踐中的瓶頸,也揭示了深入研究和創新的必要性。

低濃度二氧化碳捕集技術的發展對于我國的意義尤其重大。我國燃煤電廠煙道氣中二氧化碳的濃度僅在12%左右,但排放總量大,接近全國二氧化碳排放量的50%。據國際能源署(IEA)估算,燃煤電廠實施CCUS技術的捕碳成本約為每噸60美元,這一數字凸顯了開發大型化、低成本且安全可靠的CCUS技術的緊迫性。

國內外的眾多研究表明,化學吸收法因相對成熟的技術體系和經濟性備受市場關注。目前,清華大學已成功開發了再生能耗較低的新型復合化學溶劑,而且針對捕集設備設計優化、填料性能提升等制約工業化應用的關鍵因素進行了廣泛探索。這些研究成果逐步應用后,有望為低濃度二氧化碳捕集技術的成本降低和效率提升提供有力支持。

在二氧化碳捕集設備的研發與優化上,華東理工大學取得了突破性進展。中國工程院院士、華東理工大學資源與環境工程學院院長汪華林介紹,研究核心在于利用旋流器強化二氧化碳捕集效率。在洗滌、吸收、再生和轉化過程中,通過旋流器和現有設備結合,不僅能降低捕集能耗,而且可將設備占地縮減至現有的1/5。例如,用旋流器代替現在的吸收塔,可以把100萬噸/年二氧化碳捕集裝置關鍵設備的高度從原來的40~50米大幅降至10米甚至8米,實現設備緊湊化與高效化的雙重目標;結合旋流器技術,能有效降低再生過程所需的溫度,進一步節約能源成本;旋流器與過濾器的創新組合技術,可使二氧化碳分離精度達到微米級,提高捕集純度,且成本僅為膜分離技術的1/3~1/5,為二氧化碳捕集技術的經濟可行性開辟了新路徑。

中國石化碳科公司黨委書記、董事長葉曉東介紹,我國碳排放企業廣泛分布、地域跨度大且相對分散,急需探索二氧化碳化工利用、礦化利用的實現路徑,搶占綠色轉型先機,引領行業向低碳環保方向發展。今年5月8日,由碳科公司牽頭的10萬噸/年二氧化碳化學鏈礦化利用技術工業示范項目通過工藝包審查。該項目采用新型二氧化碳化學鏈礦化利用技術,二氧化碳吸收率大于90%,在實現永久固碳的同時,可解決傳統礦化技術經濟性差、無法大規模工業化應用的難題,已入選國家發展改革委首批《綠色低碳先進技術示范項目清單》。

圍繞CCUS的未來發展,李陽介紹了中國石化的整體部署。一是致力于研發并構建一系列低能耗、低成本的捕集技術體系,涵蓋前沿領域,如直接空氣捕集、捕集與轉化一體化技術,以及化學與生物轉化技術的深度融合創新,從源頭降低碳捕集的成本與能耗。二是積極構建源匯優化的驅油封存中心,通過科學規劃與優化布局,實現二氧化碳高效捕集與封存利用,特別是與石油開采深度融合,既促進油氣資源開發,又推動實現碳減排目標。三是攜手國內外相關企業和組織,共同發起組建CCUS國際封存技術創新合作組織,加強國際間交流與合作,共同應對氣候變化挑戰,持續推動CCUS技術進步,并創新探索國際合作模式。

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