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二氧化碳捕集、利用與封存技術:減碳增產兩手抓

文章來源:新華網碳交易網2022-10-11 08:48

        在碳中和頻頻被提及的今天,人們正在多方向一同探尋實現節能降碳的可能,新能源汽車的流行、光伏產業的迭新、植樹造林的規劃皆是如此。與此同時,更多的降碳技術也為人所關注,例如二氧化碳捕集、利用與封存(CCUS)技術。這種技術是指將二氧化碳從工業或其他碳排放源中捕集,并運輸到特定地點加以利用或封存的技術,具有減排規模大、減排效益明顯的特點,被形象地稱為“碳捕手”。
 
        目前較成熟的二氧化碳封存的方法有地質封存和礦物封存兩類。地質封存一般是將超臨界狀態(氣態液態的混合體)的二氧化碳注入深層地質結構中進行封存。常見的適宜碳封存的地質結構包括油田、氣田、咸水層、不可開采的煤礦等。專家介紹,這些天然的儲藏所空間大、分布廣泛,但是由于儲層應力場改變以及存在的天然裂縫、斷層等地質結構、構造,所以必須要考慮到二氧化碳的泄漏風險。故此,學界正在積極尋找對二氧化碳運移過程進行實時監測的好辦法。經過考察計算后選擇的地質封存點在嚴格管理下,注入地層中的二氧化碳可封存一千年以上。
 
        地質封存只是單純的物理封存法,另一種礦物封存方式則需要經過一系列的化學反應(主要是CO2與含Mg和Ca的礦物發生的放熱反應),在催化劑的輔助下,把氣體二氧化碳轉化成穩定的固體碳酸鹽(主要是菱鎂礦和方解石)。相比于地質封存,固態碳酸鹽礦物質沒有泄漏風險,可以永久封存二氧化碳且對環境無害。
 
        今年8月,我國首個百萬噸級CCUS(碳捕集利用與封存)項目已全面建成。
 
        化工企業是碳排放“大戶”,受限于產品特性,即使在改進工藝和優化能源結構后,仍需要消耗大量化石能源,有二氧化碳的剛性排放,減碳壓力較重。對油田來說,利用高純度的二氧化碳提高石油采收率技術是可行的。通過深冷和壓縮技術,以及自主研發的捕集設備,這也是本項目運行的核心原理。項目正式運行后,石化企業每年可以回收100萬噸的二氧化碳。被捕集的這些二氧化碳會由專門的運輸車輛運往80公里外的一座油田。在那里,10余座無人注氣站將日夜不停地向附近的注入井加注。
 
        那么,把二氧化碳注進油田有什么用呢?實際上,提純后的二氧化碳注入油層后可以增加原油流動性,還能讓原本躲藏在巖層縫隙中的原油“現身”,從而大幅提高石油采收率。二氧化碳驅油的效率比水高40%,預計未來15年可實現增油近300萬噸。
 
        這種合作模式,對二氧化碳的利用不僅是新驅油方式的運用,在這一過程中,注入油田的二氧化碳也同步實現了地下封存。雖然在采油過程中,仍有一部分二氧化碳會逃出,但一次封存率能到60%至70%。逃出的那一小部分還會被油田自主攻關研制的“伴生氣捕集回注系統”捕捉,重新注回油井,從而最終使封存率接近100%。
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