CCUS应用案例:全球CCUS技术分析及中石化案例介绍
全球CCUS技术分析及中石化案例介绍
碳中和 碳达峰 碳减排
CCUS
Carbon CaptureUtili
zation and Storage
碳捕集、利用与封存简称CCUS。作为应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要技术手段,CCUS通过把生产过程中排放的二氧化碳进行捕集提纯,继而投入新的生产过程进行再利用和封存。
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国外CCUS项目
02
03
国内最新案例
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中石化的未来展望
国外主要进展
国外最早报道的大型CCUS项目是1972年美国建成的Terrell项目,CO2捕集能力达40万~50万t/a;随后,美国俄克拉荷马州Enid项目于1982年建成,通过化肥厂产生的CO2进行油田驱油,CO2捕集能力达70万t/a。1/3国土面积在北极圈内的挪威,也是最先开展CO2捕集项目研究的国家之一,1996年,挪威Sleipner项目的建成是世界上首个将CO2注入到地下(盐水层)的项目,年封存CO2量近百万吨。
由于个工业化步伐的加快以及全球变暖趋势的加剧,CO2捕集项目受到越来越多国家的重视。美国、加拿大、澳大利亚、日本及阿联酋等国家加速推进CO2捕集项目的工业化。
2000年,美国与加拿大合作,在Weyburn油田注入Great Plain Sysfuels Plant和SaskPower电厂的CO2,提高濒临枯竭油田采油率的同时,累计封存CO2达2600多万t。
2014年,加拿大SaskPower公司的Boundary Dam Power项目成为全球第一个成功应用于发电厂CO2捕集项目。该项目将150MW燃煤发电机产生的CO2捕集后,一部分封存地下,一部分用于美国Weyburn油田驱油,CO2捕集能力达100万t/a。2019年全年,该项目捕集CO2达61.6万t。
2015年,加拿大Quest项目是油砂行业第一个CCS项目,每年减少碳排放可达100万t。截止到2019年,Quest项目已经累计捕集CO2达400万t,以更低的成本提前完成预定目标。目前,Quest项目是全球最大捕集CO2并成功注入到地下的项目。
2016年,澳大利亚西部的Gorgon项目是全球最大的单体LNG项目Gorgon天然气项目的配套,该项目通过液化技术将CO2从天然气中分离出来,将分离出来的CO2注入到巴罗岛的盐水层中,注入量可达350万t/a。
国际大型CCS/CCUS项目总览
国内进展
随着工业化进程的加快,国内也开启了CO2捕集项目的研究。相比国外,中国的CCUS项目起步较晚,2021年前尚无百万吨级规模的捕集项目。目前,国内以捕集量为10万t级规模的项目为主。国内CCS/CCUS项目如表2所示。
吉林油田
2007年建成
胜利油田
2010年建成
中原油田
2015年建成
2007年,中国石油吉林油田和中石化华东分公司草舍油田开启了国内CO2捕集项目的新篇章。经过长期实践,中国石油吉林油田于2007年首先实现CCUS—EOR技术的工业化,建立五类CO2驱油与埋存示范区,年埋存CO2能力可达35万t;同年,中石化华东分公司草舍油田建成了CO2年注入量4万t的先导试验项目,后期建成了CO2回收装置,年处理量可达2万t。
随后,基于日趋成熟的CO2捕集技术,中石化胜利油田、中国神华、延长石油及中石化中原油田加速推进CO2捕集项目的工业化。
2010年,中石化胜利油田建成了国内首个燃煤电厂的CCUS示范项目;2011年,神华鄂尔多斯10万t/a的CCS示范项目落成,该项目是国内第一个盐水层地质封存实验项目;2012年,延长石油建成了5万t/a的CO2捕集利用项目,该项目降低了原油粘度,提高了原油采收率并实现了CO2永久封存;2015年,中石化中原油田炼厂尾气CCUS项目建成,项目目前已有百万吨CO2注入到地下。
除了传统CO2捕集技术,国内还开展了CO2新型再利用技术,应用于食品、精细化工等行业。
除已建项目,国内将加速建设CO2捕集项目,如齐鲁石化在建CCUS-EOR项目(2020年),CO2捕集能力4万t/a。在一些双边协议中,中美将在中国开展一些大型CCUS项目,如中美气候变化合作延长石油CCUS示范项目等。
国内最新案例
2021年7月5日,中国石化宣布:将开启我国首个百万吨级CCUS项目建设——齐鲁石化-胜利油田CCUS项目,涵盖碳捕集、利用和封存3个环节建成后将成为国内最大CCUS全产业链示范基地为国家推进CCUS规模化发展提供应用案例。
齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS启动会现场
此次中国石化启动建设的百万吨级CCUS项目,由齐鲁石化二氧化碳捕集和胜利油田二氧化碳驱油与封存两部分组成。齐鲁石化捕集提供二氧化碳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,把二氧化碳封在地下,把油驱出来。
按齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS计算,可每年减排二氧化碳100万吨,相当于植树近900万棵、近60万辆经济型轿车停开一年。可有力保障国家能源安全。我国有较大石油地质储量适合二氧化碳驱油,加快CCUS产业发展将会对保障国家能源安全提供支撑。可推动化石能源行业低碳转型。CCUS作为碳中和必不可少的技术路径,减排潜力十分巨大,工业利用前景广阔。
中国石化将咬定国内“技术第一、效益第一”的总目标,全力打造CCUS全链条示范基地和标杆工程,加快形成系统完备的CCUS产业体系,为我国建成低成本、低能耗、安全可靠的CCUS技术体系和产业集群贡献力量,以优异成绩庆祝建党100周年。
技术人员在纯梁油区进行co2注入准备工作
在碳捕集环节,齐鲁石化二氧化碳回收提纯装置包括压缩单元、制冷单元和液化精制单元,以及配套公用工程,回收煤制氢装置尾气中的二氧化碳,提纯后纯度达到99%以上;在碳利用与封存环节,胜利油田运用超临界二氧化碳易与原油混相的原理,计划在正理庄油田建设10座无人值守注气站,向附近73口井注入二氧化碳,同时油气集输系统全部采用密闭管输,进一步提高二氧化碳封存率,预计未来15年,可累计注入二氧化碳1068万吨,可实现增油296.5万吨。
目前,项目前期准备工作全面启动,预计今年底达到投产条件。
中石化的未来展望
胜利油田技术人员进行碳利用与封存实验
“十四五”将加大建设力度
实现CCUS产业化发展
国际社会积极推动
CCUS技术发展与产业化应用
至2020年,中国石化
捕集二氧化碳量已达到130万吨
中国石化部分技术
世界先进CCUS技术系列已经形成
中国石化董事长、党组书记张玉卓表示,CCUS是有效促进碳减排的重要措施。据国际能源署预测,到2050年,CCUS将贡献约14%的二氧化碳减排量,可以说市场应用前景广阔。发展CCUS是大势所趋、使命所系,启动齐鲁石化-胜利油田百万吨项目就是要充分发挥中国石化上下游一体化优势,统筹二氧化碳减排与利用,将炼化企业捕集的二氧化碳注入油田地层,把难动用的原油开采上来,实现“变废为宝”。
为此中国石化已经攻关形成全流程低成本工艺技术系列,系统调查了我国大型二氧化碳排放源,研究制定了CCUS潜力评价方法,建立了中国石化源汇数据库。截至目前,中国石化实施二氧化碳驱油项目36个,为CCUS技术快速发展规模应用奠定坚实基础。
文章来源|溯本碳源