产学研与科技创新

Industry-university-research and technological innovation

首页

产学研与科技创新

中国工程院院士中国石化股份公司正高级工程师李阳

发布时间：

2024-04-08 15:15

碳捕集、利用与封存（CCUS）技术可以实现化石能源大规模低碳利用，助力构建低碳工业体系，同时与生物质或空气源结合具有负排放效应，是中国碳中和技术体系的重要组成部分。经过多年理论研究和示范应用，我国CCUS形成捕集-管输-驱油-封存-监测-系统优化的全流程技术体系，进入规模化应用阶段。但CCUS作为一个新兴产业，技术发展水平不一，整体规模较小，规模化商业化发展仍面临诸多挑战，亟需加强全技术链的理论、技术创新研究，完善全产业链布局，加快产业发展，为实现“双碳”目标提供有力支撑。

一

CCUS技术研究进展

二氧化碳捕集技术

根据烟气排放特征，中国石化针对低分压烟气、工艺气、高浓度尾气，研发了吸收法、膜分离法、吸附法等碳捕集技术（图1），并建成流程化、模块化、柔性化的千吨级化学吸收法碳捕集中试测试平台。在平台支撑下，中石化形成以醇胺吸收法为主的三种主要排放源（燃煤电厂、炼化厂、天然气厂）捕集技术，并在不同应用场景开展工程示范。

图1. 不同类型烟气碳捕集技术

二氧化碳驱油封存协同技术

二氧化碳驱油封存协同技术通过提高驱油效率、波及体积、产出气回收率，可实现增油和封存最大化。当前我国形成了完善的驱油封存全流程技术体系，包括油藏筛选评价技术、数值模拟及实时跟踪调整评价技术、化学辅助驱技术、注采工艺技术、防腐技术和产出气回收利用技术。二氧化碳驱油封存协同技术在低渗透油藏和高含水油藏已有较大规模应用，可分别提高采收率10%-20%和6%-8%。

二氧化碳化工利用技术

我国CO2化工利用技术起步相对较早，早期定位为基础前瞻探索研究，随着开展全面的科学研究和推进产业化，在CO2加氢转化、甲烷与CO2重整、CO2制碳酸酯及CO2基聚合物、电催化还原CO2等方面取得重要进展，部分技术已经成熟，具备一定的产业基础（图2）。

图2. 各类CO2化工利用技术进展

此外，利用CO2矿化技术（利用磷酸产生的固体废渣磷石膏与CO2进行碳酸化反应）生产硫酸和碳酸钙也是二氧化碳化工利用的一种途径。2013年中石化在普光天然气净化厂建成“100Nm³/h尾气CO2直接矿化磷石膏联产酸基复合肥中试”装置，CO2吸收率达75%。

二

CCUS示范工程

百万吨级捕集-输送-驱油-封存全流程工程

2021年7月5日，中国石化启动建设我国第一个百万吨级齐鲁石化-胜利油田CCUS项目。该项目是目前我国规模最大的CCUS全流程项目，也是石化零碳产业链构建示范项目，标志着我国CCUS技术和工程示范进入新阶段。该项目于2022年4月投产运行，2023年7月长输管道投运，驱油利用预计15年累计注气超千万吨，累计增油300多万吨。在输送、封存、监测等关键环节，该项目形成长距离高压管道输送技术，建立基于数字孪生架构的三维动态仿真运维系统，实现了二氧化碳输送管道的建设、运维与安全风险应急管理的标准化数字化管控；形成封存安全评价与监测技术，监测和评价断层的发育及封闭性、储盖层地质及岩石力学特征、井筒完整性等；针对驱油过程中不同阶段采出气规模和CO2含量的差异，形成不同的产出气回收再注入利用模式，开发了变压吸附脱碳、低温液化精馏、直接增压回注等技术，研发了超临界压缩机等装备，实现CO2的循环利用。

胜利济阳页岩油开发工程

为助力陆相页岩油高效开发，中国石化成功研发CO2前置压裂技术，并应用于胜利济阳页岩油开发工程。该技术降低破裂压力9MPa（相比滑溜水），现场应用裂缝复杂程度增加1.17倍，济阳页岩油工程单井可采储量（EUR）达4-6.5万吨，目前正在建设百万吨级国家示范区。

三

CCUS发展展望

CCUS是实现“双碳”目标的重要技术支撑。我国碳排放量基数大、碳达峰到碳中和实现时间短，必须构建双碳技术体系支撑高质量可持续发展下的碳中和。CCUS是双碳技术体系的重要组成，也是应对气候变化的关键技术，将为未来实现碳中和目标提供托底技术保障。

加快技术与产业的深度融合发展，构建CCUS产业发展新模式。一是围绕含油气盆地建设多个源-汇优化的“驱油封存中心”产业集群；二是加强CCUS技术与钢铁、化工等工业产业的融合，构建工业行业的低碳零碳产业链；三是推进区域CCUS技术和产业协同发展，促进区域能源安全、产业发展、CCUS协同，以及社会综合减排成本的最小化。

“双碳”目标背景下，加速CCUS技术和产业发展势在必行。但现阶段我国CCUS发展仍面临诸多挑战，亟需形成技术与产业的发展生态支撑，在技术与产业融合、技术链创新、人才培养、政策法规、合作交流等方面开展工作，共同发力推动CCUS发展。

李阳, 碳捕集、利用及封存技术与工程进展, 发布平台：清华大学碳中和研究院ICON， 2024-03-30

产学研与科技创新

中国工程院院士 中国石化股份公司正高级工程师 李阳

中国工程院院士中国石化股份公司正高级工程师李阳