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二氧化碳捕集技术减排与驱油实现共赢

2018-08-13 14:19:27

———设计院烟气二氧化碳捕集纯化项目纪实?

8月31日,来自胜利电厂四号机组的脱硫后烟气以每小时30000立方米的流量进入100吨/天烟气CO2捕集纯化装置,由胜利设计院、南化集团研究院联合承担的“100吨/天燃煤电厂烟气CO2捕集工艺技术中试研究及高效药剂评价中试试验”开始运行。

“本次中试试验旨在对新开发的高效捕集药剂进行系统测试分析,实验所获得的工艺优化参数和运行指标,将对下一步的百万吨二氧化碳捕集工作产生积极的推动作用。”设计院副院长、二氧化碳捕集纯化项目负责人张建介绍说,“经过了5年的摸索,我们在烟气二氧化碳捕集纯化领域闯出了一条具有胜利特色的全链条二氧化碳捕集及资源化利用(CCUS)路子,实现了从室内试验、现场中试到大规模捕集开发的跨越。”

2008年,当胜利设计院科研所刚刚承担胜利发电厂二氧化碳捕集项目时,所内科研人员没有一个人深入涉及过该领域。国内也鲜见类似报道,技术空白,资料紧缺。没有人为此灰心,反而敏锐地察觉到这是一个浪潮的绝好机遇。项目启动之后,大家分工协作,开始了国内外海量文献检索、技术总结工作;同时积极整合内部资源,联系协作单位结成技术联盟,与多个科研单位确定了课题攻关计划,成立了由一批专家学者组成的重点攻关小组。

“刚开始的时候我们没有经验、没有技术,但是大家目标很明确,那就是做一个漂亮的项目,打一个‘硬仗’,啃下烟气二氧化碳捕集利用这根硬骨头”。科研所所长、项目技术首席李清方思绪飞扬,回到了三年前灯火通明的会议室,课题组成员在激烈讨论研究方案,经过一场场的分析和论证,终制定了“三步走”的研发策略。

敏捷追捕:对症下药

对症下药,开发高效捕集工艺。南化集团研究院开发的二氧化碳吸收药剂在国内处于地位,科研小组迅速和南化集团研究院开展技术合作,共同开发高效碳捕集药剂和捕集工艺。专家组首先针对燃煤电厂烟气组成特点及产品纯度要求,进行了细致的工艺设计,从技术经济角度进行了全面细致分析,终为燃煤电厂烟气CO2的捕集开出了良方——确定了以一乙醇胺溶液(MEA)为吸收液的化学吸收工艺。这种方法具有吸收速度快、吸收能力大、捕集后CO2纯度高等特点。

通过大量室内实验和模拟计算,从烟气预处理技术研究、新型吸收剂开发、热能综合利用等多个方面同时开展技术攻关,终形成了一套燃煤电厂烟气CO2捕集技术,开发出的新型药剂相比传统药剂吸收容量增长了1倍,同时能耗与传统工艺相比减少了30%,实现高效、经济、安全捕集,终让CO2的捕集“吃顺”了MEA这剂“药”。

捕获奥妙:变废为用

捕集后的二氧化碳是重要的碳资源,仅仅进行地质封存显然是资源浪费。怎样实现资源利用呢?结合油田实际情况,科研小组开展了二氧化碳驱油先导实验探索研究,进行了细致的技术分析,终确定了CCS+EOR技术路线,即将CO2从排放源中捕集后用于油田三次采油的模式,在减排的同时实现了CO2的资源化利用

二氧化碳捕集技术减排与驱油实现共赢

科研小组在确定技术路线后和地质科学研究院进行了协商合作,对二氧化碳驱油先导试验进行了国家立项。经过现场论证,确定了在胜利油田高区块开展二氧化碳驱油先导试验,预计15年内提高原油采收率17个百分点。

从2008年1月开始至今,课题组先后在胜利油田高区块注入了8.8万吨二氧化碳,原油累计增产了1.85万吨,这个结果令整个攻关小组欢欣鼓舞。按照发电厂每年排放400万吨CO2来计算,相当于20万个家庭一年的CO2排放量。但是,如果把这400万吨CO2收集起来用于三次采油,不但减少了温室气体的产生,还可获得近百万吨的石油资源。

成功秘诀:用心成就精品

2009年4月10日,对于胜利发电厂烟气CO2捕集工程项目组成员来说是一个难忘的日子。这一天,由胜利油田组织国内同行专家对中石化自主开发的“高效吸收剂及捕集工艺”进行了技术论证,与会专家一致认为以该项新工艺为基础的胜利电厂烟气CO2捕集纯化工程(100吨CO2/天)技术方案可行,在国内外处于水平。经历过短暂的激动兴奋后,项目组人员又迅速投入下一步紧张工作中,开始技术方案工程实施。在各级组织的大力支持下,可行性研究报告编制、施工图设计、工程组织实施一气呵成,现场施工建设如火如荼地进行,整套装置在2010年9月竣工。紧接着进行了投产试运行,二氧化碳产品纯度达99.5%以上,投产成功了!经过1000多个日日夜夜的辛苦忙碌,胜利油田人自己的减排战役获得了成功。

对此,项目成员深有感触。“从项目立项到科研开发,到工艺包论证,再到工程设计、施工建设,一刻都没清闲过。每一个小细节、小参数,事无巨细,领导都带领我们深入分析,力求项目做到尽善尽美。”作为攻关小组里面为数不多的女工程师之一,刘海丽如是说。

示范工程建设过程中涌现出了一批先进人物和先进事迹。示范工程项目施工经理宋辉说:“示范工程建设和投产时正值酷暑,天气十分炎热,蚊子一群一群的,穿着厚厚的工衣都被叮的到处是包。但是从项目建设到投产近半年的时间里,我们的科研人员、建设人员每天都高负荷的工作,有时候看到他们的汗水顺着脸颊一直往下流,都顾不上擦一下,这股劲头一个传一个,没有一个人叫苦、叫热、叫累,我想这就是无私奉献。”

如今,走进胜利发电厂二氧化碳捕集装置区,看到的是整洁如新的厂区,高高耸立的塔器和齐整划一的管线,里面机器在有序运转着,设计院和南化集团研究院的科研人员正在对新型高效、低能耗CO2捕集溶剂进行药剂能耗测试和CO2捕集工艺中试实验研究,来自胜利电厂四号机组的脱硫后的烟气以30000m3/h的流量连续不断的进入捕集装置;而科研人员娴熟的操作着自动化DCS控制系统,液态的二氧化碳正源源不断地进入到储罐中。

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