CCS实践：有效提升工作效率

2006年，CCS被列为我国控制温室气体排放和减缓气候变化的技术重点之一，先后组织了一系列的CCS科技攻关与示范活动，与国外同行开展了广泛的国际交流和项目合作。

4.2.2.1　CO2捕集与分离技术

我国燃煤电站烟气的CO2捕集研究尚处于起步阶段，但相关研究工作具有较好的基础。例如，在国外引进大化肥装置的消化、吸收和再创新方面积累了有益的经验，在中、小化肥厂的扩能、降耗方面取得了长足的进展等。化肥厂、合成氨厂的CO2吸收虽和电厂或钢铁厂的CO2捕集有很大的差别，但有关新型吸收剂、高效吸收设备和能量集成方面的经验仍具有重要的参考价值。

1）CO2捕集技术

CO2捕集技术已占据90%的国内市场份额，其应用范围从传统的合成气CO2捕集拓展到天然气、炼厂气、环氧乙烷/乙二醇循环气、费-托（F-T）合成循环气、各种烟气、高炉气、窑气等众多CO2捕集领域。

南化集团研究院采用分子设计与试验研究相结合的方法，开发了低分压（烟气等）CO2捕集新技术［21］。该技术利用在原MEA法基础上取得的研究成果，采用的回收低分压复合胺溶剂是以MEA水溶液为主体，添加活性胺、抗氧化剂和缓释剂组成的CO2捕集配方溶剂。其CO2捕集能力大大高于MEA溶液，吸收和再生性能显著提高，捕集成本和能耗大幅降低。

烟气CO2捕集装置由吸收塔、再生塔、引风机、贫液泵、富液泵等组成，其工艺流程为富含CO2的烟气经过除尘、脱硫等步骤后，由引风机引入CO2吸收塔，吸收温度为40℃，压力为常压；烟气中的CO2将会被复合胺溶剂吸收，与烟气分离，净化气由塔顶排入大气；吸收CO2的富液经贫富液换热器回收热量后由富液泵送入再生塔，再用蒸汽加热，让其解吸分离提纯CO2；解吸出CO2后的贫液经贫富液换热器换热用贫液泵送至水冷器，冷却后进入吸收塔；溶剂往返循环完成吸收和解吸CO2的工艺过程。经过这样分离、提纯后得到的CO2捕集率不低于90%，纯度达到99.5%以上，整套工艺过程的蒸汽和溶液消耗及运行成本都达到了世界先进水平。

南化集团研究院的CO2捕集技术包括低供热源变压再生等催化热钾碱法新工艺、改良甲基二乙醇胺（MDEA）法脱碳技术、聚乙二醇二甲醚（NHD）物理法净化技术等。

2）CO2分离技术

关键是怎样减少其能源消耗以达到实用，特别是物理法和化学法必须将吸收或吸附CO2的催化剂分离回收和再生。防止催化剂在烟气中的老化。

4.2.2.2　CO2埋存及EOR技术

减少CO2排放除了提高能源利用率、加强CO2捕集技术外，另一个重要途径是CO2的埋存。理论上，海洋和地层可以贮藏人类几千年间排放的CO2。

1）CO2的埋存

从烟气中分离出的CO2量大且非常稳定。因此，处理技术比分离技术更为困难。(www.xing528.com)

CO2地质埋存方式包括3个环节：①分离提纯，在CO2排放源头利用一定技术分离出纯净的CO2；②运输，将分离出的CO2输送到使用或埋存CO2的地质埋存场所；③埋存，将输送的CO2埋存到地质或海洋中。

深部盐水储层。许多地下的含水层含有盐水，不能作为饮用水，但CO2可以溶解在水中，部分与矿物慢慢发生反应，形成碳酸盐，实现CO2的永久埋存。

我国松辽盆地咸含水层埋深大于1 000 m，孔隙发育较好，盖层连续完整且封闭良好，决定了其可以作为储存CO2的地质储体。估算的CO2理论储存容量大约为6.92×1012 t［22］。

2）CO2-EOR技术

使用常规方法采油，将CO2作为驱油剂可提高采收率10%～15%。CO2驱油分为混相驱油和非混相驱油。CO2-EOR混相驱油实施的储层地质条件：①储层深度范围为1 000～3 000 m；②致密和高渗透率储层；③原油黏度为低或中等级别；④储层为砂岩或碳酸盐岩。

CO2-EOR非混相驱油机理是：大量CO2溶解在原油中（13立方米/桶），使原油膨胀，原油黏度下降10个级数，从而便于原油的采出。CO2埋存的主要原理是使CO2溶解在储层的流体中。

适合CO2-EOR非混相驱油的条件如下：储层纵向上渗透率高；储层中大量的原油形成油柱；储层具有可以形成气顶的圈闭构造，储层连通性好；储层中没有导致驱油效率降低的断层和断裂。

CO2-EOR技术主要有两大优势：一是该技术已经作为一项成熟的采油技术应用于油田生产；二是通过CO2-EOR技术的收益可以补偿一部分回收、捕集CO2的成本。但同时可能会由于现有井的封闭不完善或者CO2腐蚀井壁造成CO2的泄漏。

3）中国CO2埋存及EOR现状

中国适合注气储量为3.5×109 t，能够增加可采储量3.5×107 t，相当于新发现一个1.1×109 t储量的大油田。我国研究建立了适合中国地质特点的CO2埋存基本地质理论以及CO2埋存评价体系，开展了CO2提高采收率、高效廉价CO2捕集、CO2储运、腐蚀与结垢等相关课题研究，中国石油天然气集团公司在吉林油田开展了提高采收率与埋存的先导性试验。

4.2.2.3　化学利用方式

除了二氧化碳驱油（CO2-EOR）及生产肥料等用途，CO2还有其他利用方式——化学利用。化学利用指以CO2为原料生产一些能耗低、附加值高、使用量大和能永久储存CO2的化工产品。