CCUS正实现规模化示范、产业化发展

2024-9-23 09:39 来源: 中国石化报 |作者: 唐 纬 叶迎春

“中国石化联合壳牌、巴斯夫、宝武等企业,在华东地区开展国内首个开放式千万吨级CCUS(碳捕集、利用与封存)研究项目,聚力推动华东地区现有产业脱碳,助力区域绿色低碳循环经济发展。”中国石化党组书记、董事长马永生在大会上的发言透露出一条重要信息:CCUS正在实现规模化示范和产业化发展。

中国工程院院士、中国石油科学技术协会主席孙龙德介绍,自2015年《巴黎协定》签署以来,全球CCUS产业迎来历史性转折,步入了经济效益与社会效益并重、双轮驱动的快速发展轨道,实现了显著增长。

截至今年上半年,全球范围内已投入运行的CCUS项目总数达到89个,每年可捕集二氧化碳约5600万吨。这些项目不仅在数量上持续增长,而且在技术上实现了重要突破。捕集碳源逐步从传统的石油化工领域向电力水泥钢铁等更多高排放行业拓展,封存技术也日趋成熟,特别是咸水层二氧化碳封存技术深入发展,为CCUS规模化应用开辟了新路径。

我国CCUS技术发展势头迅猛。截至2022年底,全国范围内已投入运行的CCUS项目12个、在建项目接近100个,形成了多点开花、全面布局的良好局面。

中国石油早在1965年就在大庆油田建设CCUS项目,累计封存二氧化碳720万吨,还在巴西开展了两个400万吨级以上的封存项目,并在海南成功实施了国内首个咸水层二氧化碳注入项目,为CCUS技术的国际化应用与合作树立了典范。

中国工程院院士、中国石化首席科学家李阳介绍,中国石化积极推动CCUS技术发展,已建成一个平台(CCUS重点实验室),正在推进两项工程(胜利油田驱油封存项目、华东地区国内首个开放式千万吨级CCUS研究项目)。

二氧化碳驱油与封存协同技术是中国石化的一大亮点,能够高效利用捕集的二氧化碳进行油田驱油作业,提高油气采收率。中国石化与壳牌、巴斯夫、宝武等企业联合开展的开放式千万吨级CCUS研究项目,汇聚多方优势资源,探索经济可行的商业模式,将为全球CCUS产业发展提供重要参考和借鉴。

在技术推广方面,中国石化不断优化完善不同排放源的捕集技术、管道输送技术,以及二氧化碳驱油和封存技术,将进一步降低CCUS项目成本、提高经济性、增强市场竞争力。此外,中国石化重点研究的二氧化碳驱水与封存的协同技术,对于我国缺水地区具有重要意义。

中国科学院院士、清华大学化学工程系教授费维扬提出,目前低浓度二氧化碳捕集技术受高昂成本限制,仍面临诸多挑战。2014年,加拿大建成了100万吨/年低浓度二氧化碳捕集驱油项目,到2022年仍未达到设计标准,这一实例显示出当前低浓度二氧化碳捕集技术在实践中的瓶颈,也揭示了深入研究和创新的必要性。

低浓度二氧化碳捕集技术的发展对于我国的意义尤其重大。我国燃煤电厂烟道气中二氧化碳的浓度仅在12%左右,但排放总量大,接近全国二氧化碳排放量的50%。据国际能源署(IEA)估算,燃煤电厂实施CCUS技术的捕碳成本约为每吨60美元,这一数字凸显了开发大型化、低成本且安全可靠的CCUS技术的紧迫性。

国内外的众多研究表明,化学吸收法因相对成熟的技术体系和经济性备受市场关注。目前,清华大学已成功开发了再生能耗较低的新型复合化学溶剂,而且针对捕集设备设计优化、填料性能提升等制约工业化应用的关键因素进行了广泛探索。这些研究成果逐步应用后,有望为低浓度二氧化碳捕集技术的成本降低和效率提升提供有力支持。

在二氧化碳捕集设备的研发与优化上,华东理工大学取得了突破性进展。中国工程院院士、华东理工大学资源与环境工程学院院长汪华林介绍,研究核心在于利用旋流器强化二氧化碳捕集效率。在洗涤、吸收、再生和转化过程中,通过旋流器和现有设备结合,不仅能降低捕集能耗,而且可将设备占地缩减至现有的1/5。例如,用旋流器代替现在的吸收塔,可以把100万吨/年二氧化碳捕集装置关键设备的高度从原来的40~50米大幅降至10米甚至8米,实现设备紧凑化与高效化的双重目标;结合旋流器技术,能有效降低再生过程所需的温度,进一步节约能源成本;旋流器与过滤器的创新组合技术,可使二氧化碳分离精度达到微米级,提高捕集纯度,且成本仅为膜分离技术的1/3~1/5,为二氧化碳捕集技术的经济可行性开辟了新路径。

中国石化碳科公司党委书记、董事长叶晓东介绍,我国碳排放企业广泛分布、地域跨度大且相对分散,急需探索二氧化碳化工利用、矿化利用的实现路径,抢占绿色转型先机,引领行业向低碳环保方向发展。今年5月8日,由碳科公司牵头的10万吨/年二氧化碳化学链矿化利用技术工业示范项目通过工艺包审查。该项目采用新型二氧化碳化学链矿化利用技术,二氧化碳吸收率大于90%,在实现永久固碳的同时,可解决传统矿化技术经济性差、无法大规模工业化应用的难题,已入选国家发展改革委首批《绿色低碳先进技术示范项目清单》。

围绕CCUS的未来发展,李阳介绍了中国石化的整体部署。一是致力于研发并构建一系列低能耗、低成本的捕集技术体系,涵盖前沿领域,如直接空气捕集、捕集与转化一体化技术,以及化学与生物转化技术的深度融合创新,从源头降低碳捕集的成本与能耗。二是积极构建源汇优化的驱油封存中心,通过科学规划与优化布局,实现二氧化碳高效捕集与封存利用,特别是与石油开采深度融合,既促进油气资源开发,又推动实现碳减排目标。三是携手国内外相关企业和组织,共同发起组建CCUS国际封存技术创新合作组织,加强国际间交流与合作,共同应对气候变化挑战,持续推动CCUS技术进步,并创新探索国际合作模式。

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