二氧化碳捕集、利用与封存技术:减碳增产两手抓

2022-10-11 10:29:14 来源:新华网

  在碳中和频频被提及的今天,人们正在多方向一同探寻实现节能降碳的可能,新能源汽车的流行、光伏产业的迭新、植树造林的规划皆是如此。与此同时,更多的降碳技术也为人所关注,例如二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术。这种技术是指将二氧化碳从工业或其他碳排放源中捕集,并运输到特定地点加以利用或封存的技术,具有减排规模大、减排效益明显的特点,被形象地称为“碳捕手”。

  目前较成熟的二氧化碳封存的方法有地质封存和矿物封存两类。地质封存一般是将超临界状态(气态液态的混合体)的二氧化碳注入深层地质结构中进行封存。常见的适宜碳封存的地质结构包括油田、气田、咸水层、不可开采的煤矿等。专家介绍,这些天然的储藏所空间大、分布广泛,但是由于储层应力场改变以及存在的天然裂缝、断层等地质结构、构造,所以必须要考虑到二氧化碳的泄漏风险。故此,学界正在积极寻找对二氧化碳运移过程进行实时监测的好办法。经过考察计算后选择的地质封存点在严格管理下,注入地层中的二氧化碳可封存一千年以上。

  地质封存只是单纯的物理封存法,另一种矿物封存方式则需要经过一系列的化学反应(主要是CO2与含Mg和Ca的矿物发生的放热反应),在催化剂的辅助下,把气体二氧化碳转化成稳定的固体碳酸盐(主要是菱镁矿和方解石)。相比于地质封存,固态碳酸盐矿物质没有泄漏风险,可以永久封存二氧化碳且对环境无害。

  今年8月,我国首个百万吨级CCUS(碳捕集利用与封存)项目已全面建成。

  化工企业是碳排放“大户”,受限于产品特性,即使在改进工艺和优化能源结构后,仍需要消耗大量化石能源,有二氧化碳的刚性排放,减碳压力较重。对油田来说,利用高纯度的二氧化碳提高石油采收率技术是可行的。通过深冷和压缩技术,以及自主研发的捕集设备,这也是本项目运行的核心原理。项目正式运行后,石化企业每年可以回收100万吨的二氧化碳。被捕集的这些二氧化碳会由专门的运输车辆运往80公里外的一座油田。在那里,10余座无人注气站将日夜不停地向附近的注入井加注。

  那么,把二氧化碳注进油田有什么用呢?实际上,提纯后的二氧化碳注入油层后可以增加原油流动性,还能让原本躲藏在岩层缝隙中的原油“现身”,从而大幅提高石油采收率。二氧化碳驱油的效率比水高40%,预计未来15年可实现增油近300万吨。

  这种合作模式,对二氧化碳的利用不仅是新驱油方式的运用,在这一过程中,注入油田的二氧化碳也同步实现了地下封存。虽然在采油过程中,仍有一部分二氧化碳会逃出,但一次封存率能到60%至70%。逃出的那一小部分还会被油田自主攻关研制的“伴生气捕集回注系统”捕捉,重新注回油井,从而最终使封存率接近100%。


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