在“碳中和”“碳达峰”目标下,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。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(约96%为低浓度碳源,仅约4%为中高浓度碳源)。
碳捕集技术现状分析表明:
- 燃烧前捕集:工艺复杂、成本高,仅在特定场景下应用。
- 富氧燃烧捕集:需要消耗大量能源,大型纯氧燃烧技术仍处于研究阶段。
- 燃烧后捕集:应用广泛且成熟,包括低温分离法、物理吸收法、变压吸附法、膜分离法和化学吸收法。
- 低温分离法:投资和运行成本较高,适用于中、大处理量,CO2含量大于80%的场合。
- 物理吸收法:能耗较低,但CO2脱除效率较低,适用于高压中浓度碳捕集。
- 变压吸附法:过程简单、能耗较低,适用于气源压力较高、CO2含量较高的场合。
- 膜分离法:装置简单、能耗较低,但在油气田上游业务还不具备成熟的商业化应用条件。
- 化学吸收法:脱除CO2效率高、能耗低,适合于中高压力且中低浓度CO2气源捕集,如活化MDEA溶剂。
油气田不同浓度碳捕集技术现状:
- 低压高浓度碳源:可直接净化、脱水、压缩后外输驱油。
- 低压中浓度碳源:可采用活化MDEA溶剂为主导的化学吸收法或新型有机胺法。
- 低压低浓度碳源:目前公认的低成本捕集方法是采用复合胺吸收溶剂。
油气田碳捕集技术研究方向:
- 低压中浓度碳源:加强新型低能耗化学吸收溶剂的攻关和工程试验。
- 低压低浓度碳源:开展新型低能耗化学溶剂的研发和全厂全流程能量优化。
- 膜分离法:加快开发新型高CO2分离膜和基于膜分离法的组合技术,如膜分离法+变压吸附法、膜分离法+化学溶剂吸收法等。