動(dòng)態(tài)與觀點(diǎn)
繼中國(guó)石化開(kāi)工建設(shè)國(guó)內(nèi)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)碳捕集、利用與封存（CCUS）項(xiàng)目后，又有一家央企碳捕集技術(shù)成功轉(zhuǎn)化。日前，中國(guó)華能集團(tuán)開(kāi)發(fā)的我國(guó)首套12萬(wàn)噸/年相變型二氧化碳捕集示范裝置在華能上海石洞口第二電廠正式投運(yùn)。運(yùn)行后，該項(xiàng)目每年可生產(chǎn)液態(tài)二氧化碳12萬(wàn)噸，純度達(dá)99.99%。
碳捕集、利用與封存是一種重要的降碳控碳技術(shù)手段。它可以捕集發(fā)電等工業(yè)過(guò)程中使用化石燃料所產(chǎn)生的二氧化碳，防止其進(jìn)入大氣中，通過(guò)對(duì)捕集到的二氧化碳進(jìn)行提純，繼而投入到新的生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用。
國(guó)務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》指出，加快先進(jìn)適用技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，建設(shè)全流程、集成化、規(guī)模化二氧化碳捕集利用與封存示范項(xiàng)目?！皩?shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，技術(shù)創(chuàng)新的作用尤為重要，比如在溫室氣體排放端研發(fā)應(yīng)用低碳、零碳生產(chǎn)技術(shù)，推廣節(jié)能低碳先進(jìn)技術(shù)；在二氧化碳吸收存儲(chǔ)端，研發(fā)碳捕集、利用、封存和碳移除技術(shù)?！敝袊?guó)石化原副總工程師、中國(guó)工程院院士李陽(yáng)表示。
捕集：
邁出控碳關(guān)鍵一步
在我國(guó)碳排放體系中，來(lái)自燃煤電廠煙氣中的二氧化碳約占排放總量的50%。二氧化碳捕集被認(rèn)為是我國(guó)高碳產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳化發(fā)展的重要技術(shù)手段。
“二氧化碳捕集可分為化學(xué)吸收法、物理吸附法、膜分離法、化學(xué)鏈分離法等。其中，化學(xué)吸收法被認(rèn)為市場(chǎng)前景最好，受重視程度也最高。”華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)汪黎東對(duì)中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)記者表示。
目前，利用特制吸收液脫除二氧化碳的化學(xué)吸收法是應(yīng)用于燃煤電廠碳捕集領(lǐng)域最成熟的技術(shù)方向，但是實(shí)際運(yùn)行中，吸收液在吸收二氧化碳后，需要全部進(jìn)行加熱再生，才能實(shí)現(xiàn)二氧化碳的分離和吸收劑的循環(huán)利用，能耗和成本偏高，制約其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。
近年來(lái)，隨著一大批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳捕集技術(shù)不斷取得突破，相關(guān)技術(shù)被運(yùn)用在工業(yè)體系中。中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司執(zhí)行董事、總經(jīng)理荊少東對(duì)記者表示，公司研發(fā)的低成本二氧化碳捕集節(jié)能工藝及系列專利在多個(gè)電廠二氧化碳捕集工程中進(jìn)行了示范應(yīng)用。截至目前，中國(guó)石化開(kāi)發(fā)的循環(huán)氣脫碳技術(shù)累計(jì)許可25家企業(yè)，擁有專利近30件，其中核心專利“一種費(fèi)托合成循環(huán)氣脫除二氧化碳的溶劑和方法”獲第十九屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)；在位阻胺法脫碳技術(shù)方面，已有60多套裝置投入應(yīng)用，基礎(chǔ)專利“從氣體混合物中分離二氧化碳的溶劑和工藝”獲第二十一屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。
2021年12月，中國(guó)華能集團(tuán)12萬(wàn)噸/年相變型二氧化碳捕集示范裝置在上海投入運(yùn)用?！拔覀冡槍?duì)二氧化碳吸收富液需要全部加熱再生造成的高耗能問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了新一代相變型碳捕集技術(shù)，可將吸收富液進(jìn)行分相處理，經(jīng)過(guò)處理，溶液分為不相溶的上下兩層，在循環(huán)利用過(guò)程中，只需對(duì)富含二氧化碳的部分進(jìn)行加熱，從而降低捕集成本?！敝袊?guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司（下稱華能清能院）溫室氣體部總工程師郭東方對(duì)記者表示。
除了企業(yè)，我國(guó)許多高校和科研院所也紛紛投入碳捕集技術(shù)研發(fā)。目前，華北電力大學(xué)汪黎東團(tuán)隊(duì)圍繞低能耗工業(yè)煙氣碳捕集技術(shù)進(jìn)行研究，重點(diǎn)對(duì)新一代相變型碳捕集技術(shù)展開(kāi)技術(shù)攻關(guān)，并形成多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行中試。
利用：
變廢為寶重要一環(huán)
二氧化碳被捕集之后該向何處去？“二氧化碳在多個(gè)領(lǐng)域具有重要利用價(jià)值，既可應(yīng)用于化工、工業(yè)制造，也可用于食品加工領(lǐng)域。”郭東方介紹，例如華能清能院上述項(xiàng)目生產(chǎn)的二氧化碳將銷往造船廠用于焊接工藝，也可以用提純后達(dá)到食品標(biāo)準(zhǔn)要求的二氧化碳生產(chǎn)碳酸飲料。不過(guò)，這些領(lǐng)域的市場(chǎng)較小，有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。
相比在焊接工藝、食品行業(yè)“小打小鬧”，利用二氧化碳進(jìn)行驅(qū)油則是重點(diǎn)應(yīng)用?！袄枚趸歼M(jìn)行驅(qū)油并封存，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)石油增產(chǎn)和二氧化碳減排，是化石能源大規(guī)模低碳利用的新興技術(shù)?！敝袊?guó)石化旗下企業(yè)勝利油田有限公司二氧化碳驅(qū)油藏工程技術(shù)高級(jí)專家呂廣忠對(duì)記者表示，勝利油田自1967年以來(lái)開(kāi)展二氧化碳驅(qū)油室內(nèi)研究，攻關(guān)形成具有特色的二氧化碳驅(qū)油與封存配套技術(shù)，并在灘壩砂、濁積巖、砂礫巖等多種油藏獲得突破。
“目前，通過(guò)相關(guān)專利運(yùn)用，勝利油田的二氧化碳驅(qū)油與封存技術(shù)處于先導(dǎo)試驗(yàn)及擴(kuò)大階段?！眳螐V忠表示，近年來(lái)，中國(guó)石化不斷加大科研攻關(guān)力度，設(shè)立《勝利油田低滲透油藏CO2驅(qū)開(kāi)發(fā)技術(shù)研究及示范應(yīng)用》等科研課題，已經(jīng)在低濃度二氧化碳捕集儲(chǔ)輸、低溫二氧化碳密閉注入、高效二氧化碳驅(qū)油與封存、二氧化碳地質(zhì)封存安全評(píng)價(jià)等技術(shù)方面取得系列突破，并形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
中國(guó)石化科技部副總經(jīng)理王麗娟對(duì)記者表示，目前，通過(guò)專利運(yùn)用，中國(guó)石化持續(xù)開(kāi)展碳減排示范應(yīng)用，在旗下勝利、中原、華東等油氣田企業(yè)實(shí)施碳捕集、利用與封存項(xiàng)目，累計(jì)注入二氧化碳約125萬(wàn)噸、增油約27萬(wàn)噸。
王麗娟介紹，為了變廢為寶，中國(guó)石化除了利用二氧化碳驅(qū)油外，還以二氧化碳為原料開(kāi)發(fā)其高值化利用的新途徑，特別是將其與高能物質(zhì)環(huán)氧乙烷為原料合成碳酸乙烯酯，形成碳酸二甲酯新工藝，利用多項(xiàng)專利已建成國(guó)內(nèi)首套年產(chǎn)量為2萬(wàn)噸的裝置。
封存：
做好準(zhǔn)備蓄勢(shì)待發(fā)
“由于全球碳排放量較大，目前二氧化碳的開(kāi)發(fā)利用只是其中很少一部分，而沒(méi)被利用的部分則需要被封存起來(lái)，待技術(shù)成熟或者根據(jù)需要再進(jìn)行利用?！惫鶘|方表示，目前，二氧化碳封存主要有兩種方式，一種是將碳捕集成品封存于地下，這種方法是將捕捉到的二氧化碳通過(guò)公路、船舶和管道等方式來(lái)運(yùn)輸。目前，管道運(yùn)輸被認(rèn)為適用于長(zhǎng)距離大規(guī)模的二氧化碳輸送，經(jīng)濟(jì)性較好。另一種則是將碳捕集成品排注至大海水體實(shí)現(xiàn)海水碳封存。這種工程技術(shù)難度高、風(fēng)險(xiǎn)大，一旦儲(chǔ)存的二氧化碳大量釋放出來(lái)，后果不堪設(shè)想。
“封存二氧化碳，一般要求注入距離地面至少1000米的合適地下巖層，在這樣的深度下壓力才能將二氧化碳保持為‘超臨界流體’，使其不易泄漏；也可注入煤層和天然氣、石油儲(chǔ)層等，達(dá)到埋存二氧化碳和提高油氣采收率的雙重目的?！眳螐V忠表示，勝利油田百萬(wàn)噸級(jí)碳捕集、利用與封存項(xiàng)目就是將齊魯石化煤制氣裝置工業(yè)尾氣運(yùn)輸至油田進(jìn)行驅(qū)油和封存，設(shè)計(jì)年注氣能力100萬(wàn)噸，減少的碳排放量相當(dāng)于近60萬(wàn)輛經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)停開(kāi)一年。
多家企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人認(rèn)為，對(duì)化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行捕集、利用與封存，是減少大氣中溫室氣體的重要技術(shù)手段。然而，現(xiàn)有方案全部是地質(zhì)封存方案，大多成本高昂，遠(yuǎn)沒(méi)有成為碳減排的實(shí)用技術(shù)。有鑒于此，國(guó)際能源署發(fā)布《2020年能源技術(shù)展望：碳捕集、利用與封存特別報(bào)告》建議，推動(dòng)創(chuàng)新以降低成本，并確保新興技術(shù)商業(yè)化。
圍繞碳捕集相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，汪黎東建議相關(guān)企業(yè)未來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，攻關(guān)核心技術(shù)，研發(fā)關(guān)鍵設(shè)備，進(jìn)行工業(yè)化示范，以提高技術(shù)成熟度，降低減碳成本。中國(guó)石化黨組書(shū)記、董事長(zhǎng)馬永生院士表示，“十四五”期間，中國(guó)石化將研究建立碳捕集利用與封存技術(shù)研發(fā)中心，重點(diǎn)部署CCUS+新能源、CCUS+氫能、CCUS+生物質(zhì)能等前沿和儲(chǔ)備性技術(shù)攻關(guān)，建成“技術(shù)開(kāi)發(fā)—工程示范—產(chǎn)業(yè)化”的二氧化碳利用技術(shù)創(chuàng)新體系，延展清潔固碳產(chǎn)業(yè)鏈，打造碳減排技術(shù)創(chuàng)新策源地。
