“捕捉”二氧化碳的化肥廠
——探訪大陸首個百萬噸級CCUS項目
勞工日報-中工網記者 劉津農 周怿
編者按 綠色發展是新質生産力的内在要求，也是高品質發展的底色。推進綠色發展，實作碳中和、碳達峰目标，離不開CCUS（碳捕集、利用與封存）等技術的突破與應用。近年來，大陸一些企業特别是國有大型企業抓住綠色發展機遇，将二氧化碳從工業生産、能源利用或大氣中分離出來，加以利用或注入地層封存，以實作永久減排。在此過程中，催生了一些新産業、新業态，本組稿件對此進行報道，敬請垂注。
5月15日，記者走進位于山東淄博的齊魯石化第二化肥廠，看到一套高達30米、管道回旋曲折錯綜複雜的矩形銀色裝置在陽光下熠熠生輝，令人震撼。一旁的罐區裡，矗立着兩個25米高、儲量4000立方米的球罐。“這裡就是大陸首個百萬噸級CCUS（碳捕集、利用與封存）項目的核心‘廠房’，也齊魯石化——勝利油田CCUS項目的起點。”指着正在運作的高大“廠房”，齊魯石化第二化肥廠黨委書記高鵬介紹說。
該化肥廠始建于1974年，經過40多年的建設和發展，目前已成為擁有5套大型裝置的綜合石化企業，主要産品為氣化氫氣、丁醇、辛醇、液态二氧化碳等産品。
“這裡捕集的二氧化碳就是我廠正常生産産生的尾氣，經過冷卻和壓縮，其回收提純後的液态純度達到99%以上，然後運輸至勝利油田利用、封存。”高鵬說。
“我們的CCUS項目2021年7月5日開工建設，一開工就加速推進。業主方、施工方、監理方等協同作戰，克服疫情和冬季施工困難的雙重影響，在確定安全和品質的前提下，打破正常，采用兩班倒模式晝夜不停，全力推進施工作業……”回憶起當時的情景，齊魯石化第二化肥廠黨委副書記鄭關峰仍然有些激動地說，兩個“巨無霸”球罐屬于深冷工藝，每個罐體都是由62塊球皮焊接而成，球皮鋼闆厚度達49毫米，立縫、環縫總長度約660米，焊接時需要近30名焊工同時作業。為了確定施工進度，一次焊接合格率必須達到98%以上。
經過趕工，2022年1月29日，項目建成中交。當年4月3日，項目一次開車成功并産出合格産品，捕集提純後的液态二氧化碳被汽車運輸至勝利油田，注入地下驅油封存。
“項目投産後每年可減排二氧化碳100萬噸，相當于植樹近900萬棵、近60萬輛經濟型轎車停開一年，預計未來15年可實作增産原油296.5萬噸。”高鵬說，這是目前國内最大的CCUS全産業鍊示範基地和标杆工程，對大陸CCUS規模化發展具有重大示範效應，對搭建“人工碳循環”模式、提升大陸碳減排能力具有重要意義。
“裝置投産以後，為保障其安全穩定經濟運作，我廠通過勞模工作室、小名額勞動競賽等進行了多項技術創新。”鄭關峰介紹說，起初，二氧化碳壓縮機防喘振系統存在運作不經濟的問題，在與幾家業内公司合作優化後，我們将防喘振閥盡可能關小，確定更佳節能的效果；針對二氧化碳壓縮機使用二氧化碳原料用于幹氣密封導緻過濾器頻繁堵塞問題，我們從液化提純系統引入一股純淨的二氧化碳作為幹氣密封氣，替代氮氣，降低了氮氣消耗……
“經過一系列的裝置改造和工藝流程優化，自2023年以來，這套裝置運作越來越好，碳捕集品質和效益不斷提升，赢得了業内同行的一緻贊譽。”高鵬說，項目建成後，先後共有上千人次國内外官員、企業負責人、業内專家等前來參觀學習。
勝利油田CCUS項目——
實作石油增産和碳減排雙赢
勞工日報-中工網記者 周怿 劉津農
圖為勝利油田萊113區塊注入站生産現場。 劉彤 攝
5月16日，為了完整了解大陸首個百萬噸級CCUS項目二氧化碳運輸、使用和封存情況，記者來到勝利油田萊113區塊，看到整潔的柏油路、有序的綠化設施，兩個五六米高、橫置于地上的白色儲罐引人矚目。
“這是我們CCUS項目專用的儲氣罐，可儲存100噸的二氧化碳。”勝利油田注氣技術服務中心二氧化碳項目部二氧化碳1站站長範少偉表示，CCUS可以實作石油增産和碳減排雙赢，是化石能源低碳高效開發的先進技術。“截至目前，我們萊113區塊已注入二氧化碳4.6萬餘噸，受效油井增産30%，對應油井實作了産能增加、含水下降、産量提高，并確定了安全綠色生産。”
“我們利用運輸過來的二氧化碳，實作對地層深處原油的開采。這種技術屬于三次采油的範疇，具有驅油效率高、采油成本低、封存率高等特點。”勝利油田勘探開發研究院油田CCUS油藏開發進階專家張傳寶介紹說。據了解，包括萊113區塊在内，勝利油田已在13個區塊應用CCUS技術，累計注入封存二氧化碳100餘萬噸，平均單井産量提升36.8%。
這些成績的取得離不開勝利油田科學技術人員一項項技術突破和科技創新。
2023年7月11日，大陸首條百萬噸輸送規模、百公裡輸送距離、百公斤輸送壓力的高壓常溫密相二氧化碳輸送管道工程——齊魯石化——勝利油田百萬噸級CCUS項目二氧化碳輸送管道投運。
據勝利油田勘探開發研究院氣驅試驗室黨支部書記張東介紹，與油品管道相比，二氧化碳輸送管道設計施工、安全運輸難度更高。這項工程首先必須解決二氧化碳相态控制難題。為此，科技人員經過多次實驗，成功攻克多項核心技術，研發了國内首台低溫液相二氧化碳管輸離心增壓泵、高效二氧化碳密相常溫高壓往複注入泵兩個關鍵裝備。這條二氧化碳輸送管道設計壓力達12兆帕，相當于指甲蓋大小的面積承受了120公斤重量。
注采井筒中二氧化碳遇水以後生成碳酸具有腐蝕性。工程技術人員經過多次試驗，采用耐腐蝕不鏽鋼材料作為關鍵部件，并在井筒裡添加緩釋劑。據介紹，添加前的腐蝕速率一年達到一兩毫米，加緩釋劑後降至0.03毫米，有效防止了二氧化碳對注采管柱的腐蝕。
在實際利用二氧化碳過程中，勝利油田還攻克了管道數字孿生技術、地質條件極其複雜以及産出液中二氧化碳回收利用等多項難題，并加強了對地表、土壤、大氣和水的實時監測，制定了各種應急預案，確定安全生産、萬無一失。
勝利油田CCUS項目部油藏工程主管王傑表示，通過利用CCUS技術，大幅度提高了原油産量，取得了可觀的經濟效益，保障了國家能源安全；同時封存了大量的二氧化碳，獲得了巨大的社會環境效益。齊魯石化——勝利油田百萬噸級CCUS示範項目15年預計可封存二氧化碳上千萬噸，增産石油300萬噸。
目前，勝利油田正在研究推進低濃度二氧化碳捕集項目。“勝利發電廠百萬噸CCUS工程”作為油田第2個百萬噸級CCUS項目正在進行可行性論證，該油田以綠色化為标志的新質生産力發展大有可為。
覆寫燃煤瓦斯發電、水泥、化工等諸多場景
碳捕集商業化應用未來可期
勞工日報-中工網記者 李國
“這是公司自主研發的二氧化碳捕集裝置，每年捕集二氧化碳1萬噸，它可以将工業過程中産生的二氧化碳捕集下來，然後進行封存或加以利用。”5月31日，位于重慶合川的雙槐電廠負責人指着高聳的鋼鐵管柱對記者說，這套裝置是遠達環保在國内建立的首個萬噸級燃煤、瓦斯試驗平台，解決了行業内正常技術煙氣碳捕集過程熱耗高、吸收劑損耗大等難題。
“企業在生産過程中，通過這套裝置可以使二氧化碳排放量減少90%以上，捕集處理得到的液态二氧化碳純度達99.9%，是名副其實的‘碳捕快’。”該負責人說，捕集後的二氧化碳可用于農業生産、食品加工、石油開采等領域，也可以用于制作氣肥，提升植物的光合作用，以提高農作物産量等。
“在很多人的想象中，石油在地下就像一條河流或者一片湖泊，其實大部分石油都藏在岩石的孔隙和縫隙中。要想把石油開采出來，一般需要靠水來驅動。而一些低滲、特低滲的油藏，岩石像鐵闆一塊，水根本沒有辦法進入。”業内專家介紹說，利用二氧化碳驅油、同時對它進行封存，在大陸已是較為成熟的技術。
據了解，大陸CCUS項目已覆寫燃煤電廠、瓦斯電廠、水泥窯、化工廠、天然氣處理等場景。其中規模最大的碳捕集項目位于新疆，每年可封存二氧化碳300萬噸，是一個巨無霸級的CCUS項目。中國地質調查局對大陸海域二氧化碳地質封存潛力進行了初步評估，證明大陸海域二氧化碳地質封存潛力巨大，預測盆地級封存潛力達2.58萬億噸。
CCUS技術在減排的同時還具有良好的社會效益。油氣行業氣候倡議組織最新研究表明，到2050年，部署CCUS可以累計創造400萬個到1200萬個工作崗位。加之大陸是世界上最大的煤電、鋼鐵和水泥生産國，利用CCUS技術可避免碳限制下大量基礎設施提前退役而産生高額的擱淺成本。據估算，大陸煤電擱淺資産規模可能高達3.08萬億元至7.2萬億元。
各界對CCUS未來發展前景寄予厚望，紛紛建言獻策。重慶工商大學成渝經濟圈協同發展中心研究員莫遠明認為，應從國家層面完善法律法規體系，制定CCUS行業規範、制度法規架構體系以及科學合理的建設、營運、監管、終止标準體系。
目前，大陸政府和衆多企業正在協力加速CCUS商業化應用步伐，但行業還需克服成本難題。“對一些民營企業來說，以現在的技術條件，想要持續進行二氧化碳捕內建本較高。雖然企業賣碳配額可以有些收入，但難以達到收支平衡。”有業内專家表示，目前，CCUS噸碳成本從105元至600元不等，加上運輸、封存和利用，綜合處理成本更高。相較之下，碳市場配額價格在70元/噸左右，CCUS成本有待進一步下降。
對此，專家建議，應探索制定适合大陸的面向碳中和目标的CCUS稅收優惠和補貼激勵政策，同時探索政府與市場有機結合的CCUS商業化投融資機制。将CCUS納入産業和技術發展目錄，積極利用綠色金融、氣候債券、低碳基金等多種方式支援CCUS項目示範創新。
來源：中工網-勞工日報