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CCUS:高碳行业低碳转型突破口

2022年9月19日

作为一项负碳技术,碳捕集、利用和封存(CCUS)技术成为石化等高碳行业实现“双碳”目标的重要推手、转型的重要方向。近日,在浙江舟山举行的亚洲炼油和石化科技大会CCUS分论坛暨CCUS课题组年度会议上,多位专家作出如上表述。

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CCUS产业正在全球推开

CCUS指将二氧化碳从工业过程、能源利用或大气中分离出来,直接加以利用或注入地层以实现二氧化碳永久减排的过程。

中国石油和化学工业联合会党委常委、副会长孙伟善介绍,目前,全球CCUS正在快速发展。截至2020年年底,美国已经运营38个CCUS项目,占当时全球运营总量的一半,二氧化碳捕集量3000万吨/年,所涉及的行业也十分多样,包括水泥、煤电和化工等。在欧盟和英国,2020年有13个CCUS项目在运营,且集中在北海周边。此外,欧盟十分重视CCUS技术和碳市场的结合,以此建设产业集群。全球碳捕集与封存研究院中国区经理杨晓亮则介绍,目前,全球在建和投产的CCUS项目捕集量已达3.3亿吨/年,行业正在飞速发展。

孙伟善介绍,我国已具备CCUS的工程能力,正在积极筹备全流程产业集群。目前,我国13个涉及电厂和水泥厂的捕集项目规模总计85.65万吨/年,11个强化采油(EOR)项目规模为182万吨/年。大型项目也纷纷涌现,如国家能源集团鄂尔多斯示范项目已开展10万吨/年规模的碳捕集和封存(CCS)全流程示范。中石油吉林油田CCUS-EOR项目是亚洲最大的EOR项目,累计已注入二氧化碳超200万吨。这些项目已具备商业应用潜力,将对油气、煤炭发电和煤化工行业的绿色发展起到推动作用。

EOR技术应用前景看好

孙伟善介绍,从技术角度上看,CCUS有5种应用形式,分别是物理应用地质应用化工应用生物应用矿化应用。其中,物理应用比较简单,即二氧化碳在食品工业中的传统应用;地质应用系将二氧化碳注入油藏、煤层等,提高采收率;化工应用在于二氧化碳资源化利用,如生产一氧化碳,进而生产尿素、甲醇及其下游化学品;生物应用则是将二氧化碳通过光合作用转化为生物质,进而生产后续产品;矿化应用则为利用橄榄石、蛇纹石等碱土金属氧化物与二氧化碳反应,转化为稳定的碳酸盐类化合物。除此之外,还有二氧化碳储存、运输和封存的相关技术。

5种应用中,作为地质应用的CCUS-EOR技术发展迅速。中国石油勘探开发研究院CCUS项目部负责人姬泽敏介绍,中石油EOR规模化应用已为我国的减碳增油作出巨大贡献。目前,CCUS是低渗透油藏提高“有竞争力”采收率的核心技术。矿场试验研究表明,二氧化碳混相驱可提高采收率25%以上,二氧化碳非混相驱可提高采收率10%以上。中石油测算,未来10~15年,该公司CCUS-EOR技术有望实现产值300亿元,适合此技术油藏新增可采储量11.1亿吨,可储存二氧化碳29.5亿吨。目前,中石油已形成CCUS配套核心技术,创新了胺法、膜法、变压吸附3类捕集技术,可在二氧化碳浓度低于30%的情况下高效捕集。该公司力争将捕集成本降至220~270元/吨,使之更具经济性。

中石化胜利油田二氧化碳驱油厂工程技术高级专家吕广忠介绍,中国石化已建成国内首个百万吨级CCUS项目“齐鲁石化—胜利油田CCUS项目”。胜利油田从20世纪60年代起就开展了二氧化碳驱油的研究。目前,胜利油田已形成针对煤制气和电厂气碳捕集的技术,可以较高效地捕集浓度在20%以下的二氧化碳,捕集能耗已有效降低,对设备的腐蚀问题也已有效控制。在运输方面,胜利油田也已研发了二氧化碳管道输送工艺技术。

CCUS受高碳行业关注

除相对发展程度较高的CCUS-EOR技术外,CCUS的化工应用技术和减碳作用也受到关注,尤其是非化工行业的其他高碳行业从业者关注。

宝钢股份中央研究院低碳冶金技术创新中心研究员金晓强表示,钢铁行业在全国碳排放总量的占比大约是15%。在宝钢的减碳路径中,末端治理十分重要,而末端治理的主要方式就是CCUS技术。宝钢预计,该公司有30%的碳排放需要通过CCUS技术减少。由于降低碳排放关系着钢铁行业能否向已征收碳关税的国家和地区出口产品,CCUS项目对宝钢这样的钢铁企业十分重要。不过,CCUS成本仍然很高,与石化企业合作可以有效降低CCUS项目的成本。目前,宝钢正在与沙特阿美合作,在沙特建立低碳钢厂。

关于CCUS来源的化学品低碳认证问题,生态环境部环境认证管理中心专家丁鸰表示,目前,化学品要从全生命周期角度判断是否是低碳产品,CCUS来源的化学品也不例外。不过,从原理上讲,CCUS来源的化学品更容易形成低碳产品。丁鸰建议,石化行业可以建立包括CCUS来源产品的石化行业碳排放基础数据库,共同推动全行业低碳发展。


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