“碳中和”背景下油气田碳捕集技术发展方向.pdf

引用:张磊,张哲,巴玺立,等。“碳中和”背景下油气田碳捕集技术发展方向[J].油气与新能源,2022,34(1):80-86.
科技项目:“十四五”基础性前瞻性科技攻关项目《低品位储量提高采收率基础理论及核心技术研究》下属课题2《典型低品位油藏渗流规律及提高采收率新方法研究》(2021DJ1102)
摘要:在“碳中和”“碳达峰”目标和路径下,CCUS(碳捕集、利用与封存)或CCS(碳捕集与封存)是实现二氧化碳减排的关键技术之一。碳捕集是CCUS(CCS)技术全流程中成本控制和大规模推广的关键环节。通过对油气田企业二氧化碳排放情况的分析,认为油气田企业碳源绝大多数为低压碳源。通过对碳捕集技术现状的分析,认为对于低压中浓度碳源,可采用活化MDEA(甲基二乙醇胺)溶剂为主导的化学吸收法,推广瓶颈在于溶剂解吸能耗高,未来应加强新型低能耗化学吸收溶剂的攻关和工程试验;对于低压低浓度碳源,目前尚无经济可行的成熟技术,除加大新型低能耗化学溶剂的研发力度外,还可开展膜加变压吸附或化学吸收法组合技术研究,进而降低碳描集成本。

2碳捕集技术现状
CCUS(CCS)大规模发展的关键是降低从碳捕集到井口注人驱油、埋存的全流程成本,其中碳捕集是CCUS(CCS)技术全流程中能耗及成本最高的部分,也是CCUS(CCS)技术发展中的研究重点之一。碳捕集主要分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集。
2.1燃烧前捕集
燃烧前捕集是指在碳基燃料燃烧前,首先通过蒸汽重整或者部分氧化转化成主要成分为CO和H₂的合成气或重整气,再经过水变气反应转化为CO₂和H,将碳与携带能量的其他物质分离,从而达到碳捕集的目的。
该技术工艺流程复杂,成本高,需要进行大规模的设备改造,仅在特定场景下应用。目前主要与整体煤气化联合循环发电技术联合使用71。
2.2富氧燃烧捕集
富氧燃烧捕集是指利用空分系统获得富氧或纯氧,与碳基燃料在纯氧中进行燃烧产生主要成分为H₂0和CO₂组成的烟气,再经后端采用的水分离技术,从而达到碳捕集的目的。该技术的关键是通过空分装置获得纯氧,受热力学定律的限制需要消耗大量能源,高纯度氧气设备也需要高的成本投人,另外燃料燃烧也对设备提出了更高的要求。目前大型的纯氧燃烧技术仍处于研究阶段7-m。
2.3燃烧后捕集
燃烧后捕集是指碳基燃料燃烧后,采用合适的工艺方法从排放的气体中分离捕集CO₂的过程。该技术对现有工艺流程影响较小,是当前应用较为广泛且成熟的技术,也被认为是最有前景的CO₂捕集技术-1。以气体分离脱除CO₂来说,常用的技术有低温分离法、物理吸收法、变压吸附法、膜分离法和化学吸收法等。

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