神华煤制油探索减排之路：安全封存二氧化碳

添加时间：2013-09-25 10:53:26 来源：第一财经日报

        内蒙的鄂尔多斯腹地深处，这里不仅在探索中国的直接液化煤制油商业化模式，也在探索亚洲首个大规模、全流程的陆上盐水层二氧化碳永久封存示范工程。

　　位于伊金霍洛旗境内的“神华集团10万吨/年CCS（二氧化碳捕获与封存）示范项目”，是中国第一个列入国家科技支撑计划的CCS科研项目，又是百万吨级煤直接制油示范项目的环保配套工程。

　　不同于华能在天津的整体煤气化联合循环发电（IGCC）项目和在北京高碑店电厂所实施的碳捕集项目，也不同于中石化在中原油田实施的旨在提高采收率的二氧化碳驱油项目，神华在鄂尔多斯煤制油分公司所实现的是从捕集到封存的全过程。

　　煤制油是捕集“富矿”

　　相较燃煤发电项目捕集煤炭燃烧过程中的二氧化碳来说，煤化工项目在二氧化碳捕集上有着量大质纯的“先天优势”。煤化工需要在高温高压的化学反应中调整煤炭中的碳、氢原子比例，因此将直接产生大量高浓度的二氧化碳。

　　此前有研究认为，如果不考虑燃料排放部分，煤炭直接液化项目中，生产每吨液化粗油的二氧化碳排放量在2.1吨左右。

　　中国神华煤制油化工有限公司董事长吴秀章说，神华煤制油项目所实现的整体CCS过程分捕集和封存两个部分，其中捕集部分在厂区，把高浓度的气体二氧化碳通过压缩、冷冻处理生产为液体二氧化碳，并暂存至厂区内容量为650立方米的储存罐内，而封存部分则将暂存的二氧化碳注入到距离厂区13~15公里的非采矿区地下，两地中间通过罐车实现运输。 
       国内首试盐水层注入

　　为了避免二氧化碳在捕集后再次释放到大气中，如何实现安全封存是整个CCS的难点之一。从国外的实践看，地质封存是最主要的方式。

　　所谓二氧化碳地质封存是指将二氧化碳注入地下并长期封存于1000米至3000米深的地层中，具体可分为盐水层封存、枯竭油田和气田封存。其中因盐水层是含地下水的、可渗透的多孔介质，在三种方式中可存储量最为丰富。挪威北海油田Sleipner西部二氧化碳盐水层封存项目就是通过这一方式成为世界上第一个达到工业化规模的封存项目。

　　在项目实施之初，神华曾在鄂尔多斯当地进行了专业的地质研究，确认在神华煤制油厂址附近区域内，优选的可封存二氧化碳的地层共有7个，其中深部盐水层潜力最大，比如盐水层之一的奥陶系马家沟群就具有10亿~100亿吨的二氧化碳储存潜力。

　　吴秀章说，为了不影响地表水和淡水，同时考虑安全性，整个项目最终选择了盐水层进行封存。

　　全球范围内，CCS封存项目的数量屈指可数。因为将钻井安全打到这样的深度并防止在注入过程中出现二氧化碳逃逸并不是容易的事。另外，二氧化碳在被注入时处于气体和液体之间的临界态，通过一系列化学反应对注入管道本身有很强的腐蚀性，也增大了逃逸风险。

　　“为了确保安全，我们专门做了安全性评估，绝对不允许二氧化碳再次泄漏到地面上来，所以重点监控了三方面工作。”吴秀章进一步解释，“第一，要对被注入的每一层盐水层覆盖层做严格评估，保证覆盖层足够厚，不会因为我们注入二氧化碳而开裂；第二，注入的钻井包括表层套管、技术套管和注入套管，水泥也全是通过套管返到地面，保证不会因为管线腐蚀而泄漏二氧化碳；第三，我们严格控制注入压力，防止注入压力过高使覆盖层开裂而造成二氧化碳逃逸。” 
       煤化工发展CCS需求迫切

　　尽管神华煤制油项目在CCS上还仅仅是示范性尝试，但对于中国整个煤化工行业来说，尽早实现工业化、规模化的CCS是必须完成的目标。

　　一方面，2012年以来因国内煤炭价格下滑，煤化工发展出现了机遇期。仅在今年3月，就有10个新型煤化工项目获得发改委路条，整体投资在2000亿～3000亿之间，而且业内期待下半年会核发更多项目。另一方面，中国面临严峻的减排形势，国家和国际上对煤化工行业的减排约束将日趋严格。国家下发的《煤炭工业发展“十二五”规划》就早已定调，在稳步推进煤炭深加工示范项目建设的同时，支持开展二氧化碳捕集、利用和封存技术研究和示范。

　　所以，如果把CCS项目作为煤制油、煤化工项目准入的门槛或强制性配套项目，对本身背负高二氧化碳排放量负担的煤化工行业成长前景至关重要。

　　但是否能上碳捕集项目，不仅要过技术关，还要过成本关。

　　据了解，国际上燃煤电厂仅碳捕集的成本在每吨40～50美元左右，高昂的成本让CCS难以大规模工业化。相对于燃煤电厂来说，煤化工项目二氧化碳浓度非常高，所以捕集成本相对较低，经济性上有一定优势。

　　吴秀章说，由于项目在示范期只是一年10万吨的小项目，不成规模。加上示范探索期间不过于强调收益约束，包括折旧、人工和动力成本在内，神华煤制油完成CCS全过程每吨的成本是280元（大约45美元），其中捕集是200元，封存是80元。

　　一旦形成工业化规模，并通过管道输送降低储运成本，吴秀章估计CCS全过程能降到每吨25美元左右，大致是捕集阶段20美元、封存5美元。

　　如果未来真能降到每吨25美元，并延伸出二氧化碳其他应用模式，将能更大提升煤化工CCS的经济性和可行性。