碳封存能力
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-06-02
碳封存能力的實例教程
世界上有一個碳問題。要解決這個問題，就需要停止燃料燃燒的碳排放，轉(zhuǎn)而依靠風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽能電池等更清潔的能源。
但是，對于空氣中已經(jīng)存在的現(xiàn)有CO2，以及每天排放的數(shù)百萬噸CO2，我們能做些什么嗎？
自然保護(hù)協(xié)會副主任Rebecca Benner說：“在人類歷史的大部分時間里，碳排放都是由大自然平衡的，但現(xiàn)在我們產(chǎn)生CO2的速度比大自然回收CO2的速度快得多?！?碳捕集與封存是一個總括性的術(shù)語，其中一些技術(shù)是在20世紀(jì)80年代首次提出的，旨在將排放的CO2釋放到空氣中之前，將其捕集并封存起來。
雖然碳捕集與封存尚未大規(guī)模進(jìn)行，但公司和政客正在推動碳捕集與封存，將其作為引導(dǎo)國家走向碳中和的未來計劃的關(guān)鍵部分。
在《通脹削減法案》中稅收激勵措施的鼓勵下，一些美國公司提出了捕集CO2并利用或?qū)⑵?em>封存在地下的項目。
然而，一些環(huán)保人士對這些提議持懷疑態(tài)度，他們表示，碳捕集與封存可能會分散人們對減排工作的注意力。
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究竟什么是碳捕集？
濕地和森林等自然生態(tài)系統(tǒng)從空氣中吸收碳并將其轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)，這是地球自然碳循環(huán)的一部分。
因此，植樹是一種低技術(shù)含量的碳捕集方法，而且我們知道這種方法可以大規(guī)模使用。
但隨著化石燃料的持續(xù)使用，大氣中CO2含量的上升速度超過了僅靠自然過程能夠抵消的速度，專家們已經(jīng)在尋找方法來增強大自然的能力。
全國各地都在努力植樹和進(jìn)行其他小規(guī)模試驗。目前正在開發(fā)兩種更大規(guī)模的方法：燃燒后捕集和直接空氣捕集。
展開 技術(shù)環(huán)境：我國CCUS研發(fā)能力不斷突破，但部分關(guān)鍵技術(shù)與國際先進(jìn)水平仍存在一定差距
隨著國家科技重大專項、國家重點研發(fā)計劃等支持不斷，我國在CCUS各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，其中，碳捕集環(huán)節(jié)的燃燒前物理吸收法、碳利用環(huán)節(jié)的鈾礦地浸開采技術(shù)等已處于商業(yè)應(yīng)用階段。與此同時，我國仍存在CCUS相關(guān)設(shè)施數(shù)量較少、項目規(guī)模較小等短板，部分關(guān)鍵技術(shù)落后于國際先進(jìn)水平。根據(jù)《二氧化碳捕集、封存與利用技術(shù)應(yīng)用狀況》數(shù)據(jù)，中國已建成投產(chǎn)、在建及擬建的碳捕集與封存設(shè)施數(shù)量占全球總量的7.7%，占比遠(yuǎn)低于美國的50.8%。賽迪顧問數(shù)據(jù)顯示，2021年我國捕集規(guī)模在30萬噸/年以下的CCUS項目數(shù)量占比達(dá)88.9%，捕集規(guī)模超過60萬噸/年的項目僅占3.7%，而美國CCUS單項年均碳捕集規(guī)模約241.4萬噸/年。
發(fā)展現(xiàn)狀
生態(tài)結(jié)構(gòu)：按照產(chǎn)業(yè)流程，CCUS主要由碳排放、碳捕集、碳運輸、碳利用與封存等環(huán)節(jié)組成
碳排放主要分為煤化工、制氫等高濃度排放和石油化工、煉鋼、燃煤、燃?xì)獾戎械蜐舛扰欧拧?em>碳捕集、碳利用與封存是CCUS三大重點環(huán)節(jié)，下文將詳細(xì)闡述。碳運輸主要分為罐車運輸、船舶運輸和管道運輸?shù)?。其中，罐車運輸和船舶運輸已達(dá)到商業(yè)應(yīng)用階段，海底管道運輸則仍處于研究階段。
（1）碳捕集：既是CCUS的首要環(huán)節(jié)，也是CCUS流程中成本主要來源。碳捕集主要從工業(yè)廢氣和大氣中捕獲，CO2濃度越高，捕集成本越低。按碳捕集與燃燒的先后順序可將碳捕集技術(shù)分為燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒捕集。燃燒前捕集成本相對較低、效率較高，但適用性不高；燃燒后捕集雖應(yīng)用較廣，但相對能耗和成本更高；富氧燃燒對操作環(huán)境要求高，目前仍處于示范階段。
展開 本文介紹了碳捕集、利用與封存(CCUS)價值鏈。文章詳細(xì)闡述了通過集成CO2凈化工藝和整體齒輪式壓縮機(jī)，捕集、凈化及壓縮這些極具技術(shù)與經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)性的任務(wù)，是如何得以被優(yōu)化的。
CCUS價值鏈
1.以CO2和氫氣為中心的能源基礎(chǔ)設(shè)施
MAN Energy Solutions致力于建立以CO2利用和可再生氫為中心的能源基礎(chǔ)設(shè)施。隨著可再生氫的增加，可銷售產(chǎn)品中CO2的使用也將隨之增加。這一新的基礎(chǔ)設(shè)施將在未來幾十年成為繁榮的源泉，即便日后我們實現(xiàn)了碳中和，CO2的捕集和分配仍將繼續(xù)。
發(fā)電廠、水泥廠、煉油廠、石化廠和鋼鐵廠等大型點污染源排放大量CO2。在捕集、凈化和壓縮后，CO2通過管道被傳送至工業(yè)生產(chǎn)商，后者將其作為原材料投入工藝流程。大部分CO2的直接利用都是臨時性的，因為在該產(chǎn)品被消耗時，CO2被釋放(如飲料、干冰、合成燃料和大多數(shù)化學(xué)品)。這些小型分散性碳排放無法以經(jīng)濟(jì)的方式回收，會被重新釋放到大氣中。因此，這些使用CO2的合成產(chǎn)品的碳平衡至多只是循環(huán)性的。僅有少數(shù)用途的CO2會被永久消除，例如聚碳酸酯和混凝土養(yǎng)護(hù)。
大多數(shù)碳化物中的焓含量遠(yuǎn)高于CO2含量，因此需要大量以氫氣形式存在的可再生能源，才能將CO2轉(zhuǎn)化為可銷售產(chǎn)品。可再生能源的可用性越高，避免碳排放或CO2轉(zhuǎn)化的可能性就越高，最終CO2封存量就越低。CO2的地質(zhì)封存仍有其必要性，根據(jù)國際能源署設(shè)定的可持續(xù)發(fā)展情景要求，到2050年及以后，每年至少需要5.6Gt的碳封存容量。
圖1 CO2價值鏈及碳排放前的封存期 圖源/MAN Energy Solutions
2.捕集和凈化
大多數(shù)大型點污染源排放低濃度CO2煙氣。如下述全球碳捕集與封存研究院2021年的研究所示，隨著CO2濃度的降低，能耗以及設(shè)備大小均會增加。
展開 Carbon Peak and Carbon Neutrality
引言
作為“雙碳戰(zhàn)略”重要組成部分的CCUS為政府和工業(yè)界提供了重要的機(jī)會。近年來，幾十個新的CCUS項目處于正在建設(shè)或規(guī)劃中，越來越多的國家提供了成熟的政策支持。據(jù)全球碳捕集與封存研究院（Global CCS Institute）研究成果顯示，一個有效的政策解決方案是支持CCUS網(wǎng)絡(luò)和樞紐的形成。在此環(huán)境下，排放者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和CCUS樞紐開發(fā)人員合作，建立共享的基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，并在一個新的工業(yè)價值鏈中開發(fā)實際可行的商業(yè)模式。隨著這些CCUS樞紐的發(fā)展，正在把越來越多的CCUS項目變成一個可擴(kuò)展的現(xiàn)實。
展開 齊魯石化-勝利油田項目——我國首個百萬噸CCUS項目
深部咸水層中CO?地質(zhì)封存機(jī)理主要有四種：（1）由于地層的高溫高壓狀態(tài)，注入到儲層中的二氧化碳將以超臨界狀態(tài)存在。但超臨界的二氧化碳密度小于水，所以這些二氧化碳隨著浮力的作用不斷向上移動，直至遇到隔水層停止移動。此時的二氧化碳聚集于地下儲層的頂部。這種封存方式稱為構(gòu)造封存；（2）二氧化碳在巖石孔隙中運移，受到重力、浮力等多種力作用下達(dá)到平衡狀態(tài)，穩(wěn)定的存在于孔隙中。這種封存方式稱為殘余氣體封存；（3）部分注入到地下的CO?溶解于咸水中，溶解后的CO?進(jìn)一步形成了H?CO?，溶解的總量由儲層條件控制。這種封存方式稱為溶解封存；（4）在經(jīng)過長時間反應(yīng)后，咸水中溶解CO?形成的碳酸根離子與咸水中原有的金屬離子相結(jié)合，從而形成穩(wěn)定的礦化物沉淀。這種封存方式稱為礦化封存。其中溶解封存和礦化封存，特別是礦化封存，因為其封存的穩(wěn)定性高，稱為了最為安全有效的碳封存方式。2015年在加拿大Quest咸水層開展CCUS項目，氣源來自20km外的煉油廠，碳捕集后經(jīng)管道運輸至Quest封存點，注入地下2000m深的咸水層，現(xiàn)已形成3個注CO?井組，實現(xiàn)CO?年封存量1.0×
10
6
t/a，目前累計封存CO? 6.0×10
6
t。2011年在中國鄂爾多斯盆地咸水層開展了封存能力為1.0×
10
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t/a的CCUS項目，該項目氣源來自煤制氫裝置變換單元的尾氣，截流后經(jīng)氣液分離、除油、脫硫、凈化、精餾等工藝，將純度為88.80％的CO?提純至99.99％以上，通過低溫罐車運輸至內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗東南約40 km處，注入至1700m深的咸水層。
展開 
碳封存能力的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
碳封存能力的最新內(nèi)容
撰文 | 張書銘
編輯 | 郭郭
CCUS是溫室氣體減排的關(guān)鍵技術(shù)，其發(fā)展對于促進(jìn)化石能源的高效利用、如期實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)愿景具有重要意義。目前，我國CCUS仍處于發(fā)展早期，部分先進(jìn)技術(shù)尚處于研究階段。未來，隨著政策支持不斷、關(guān)鍵技術(shù)逐步成熟以及各行業(yè)巨大減排需求拉動，我國CCUS將向著低成本、商業(yè)化、集群化方向發(fā)展，產(chǎn)值規(guī)模有望在2050年突破3,000億元。
發(fā)展概況
為了對我們的凈零之旅產(chǎn)生突破性影響，我們正在探索一系列下一代技術(shù)，以幫助我們實現(xiàn)建筑環(huán)境的脫碳。碳捕獲、利用和儲存 (CCUS) 是我們尋找的產(chǎn)品組合中最重要的技術(shù)之一。今天介紹的這個技術(shù)來自國外，這是在30多個CCUS項目正在進(jìn)行實踐中，廠家也正在測試的技術(shù)將為2030年以后的業(yè)務(wù)脫碳奠定基礎(chǔ)。
最令人興奮的 CCUS 技術(shù)之一被稱為“礦化”
本文選自中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2021年第6期
作者：張賢，李陽，馬喬，劉玲娜
來源：我國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展研究[J].中國工程科學(xué),2021,23
SXHK CCS
從大氣中去除CO2以使氣候變化的時間倒流的想法很有吸引力。這些技術(shù)能否兌現(xiàn)承諾？
世界上有一個碳問題。要解決這個問題，就需要停止燃料燃燒的碳排放
Carbon Peak and Carbon Neutrality
引言
MAN Energy Solutions銷售部負(fù)責(zé)人Peter Klotzsche(左)、商業(yè)智能與發(fā)展部負(fù)責(zé)人Christian Rufer(右)
二氧化碳(CO2)有望成為生產(chǎn)可再生燃料的原料。在此背景下，用以捕集和凈化源自工業(yè)的CO2的新基礎(chǔ)設(shè)施將投入建設(shè)。本文介紹了碳捕集、利用與封存(CCUS)價值鏈。文章詳細(xì)闡述了通過集成CO2凈化工藝和整體齒輪式壓縮機(jī)，捕集、凈化及壓縮這些極具技術(shù)與經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)性的任務(wù)
什么是CCUS？
碳捕集、利用與封存（CCUS）是指將工業(yè)和有關(guān)能源產(chǎn)業(yè)所生產(chǎn)的CO?分離、利用，輸送至封存地點并長期與大氣隔絕的過程。
碳捕集
就在前段時間，美國東北大學(xué)的研究人員創(chuàng)建了一個機(jī)器人，主要用于探索星球，這可不是一般的機(jī)器人哦！研究人員表示，此機(jī)器人可跳躍、可走路，甚至可以飛起來，聽起來就像奧特曼的感覺！
美國打造機(jī)器人，希望有朝一日可以用于研究探索，包括星球探索。
這個機(jī)器人的名字叫
