二氧化碳的捕集和封存：一項頗具前景的解決方案
[加入收藏][字號:大 中 小]
[時間:2009-02-01 振威石油網 關注度:0]
摘要:目前，許多國家正在開展捕集二氧化碳、并將其永久封存在地下的項目。道達爾公司在法國西南部的Pau附近，開展了一個試驗項目，其一體化程度前所未有，包含二氧化碳的捕集、加氧燃燒、地下封存的整個過程。2009年至2010年間，該項目將捕集約15萬噸...
目前，許多國家正在開展捕集二氧化碳、并將其永久封存在地下的項目。道達爾公司在法國西南部的Pau附近，開展了一個試驗項目，其一體化程度前所未有，包含二氧化碳的捕集、加氧燃燒、地下封存的整個過程。2009年至2010年間，該項目將捕集約15萬噸二氧化碳，并且將其封存在地下4,500米深處的一個巨大的多孔氣藏內。
在全世界范圍內，人類活動導致每年有300億噸的二氧化碳氣體排放到大氣層中，其中約有40%來自發電廠，23%來自運輸行業，22%來自水泥廠、鋼廠和煉油廠。每周都有五家新的燃煤發電廠投入運營，釋放大量的二氧化碳。全球有將近8,000家發電廠可采用二氧化碳捕集技術。
這一技術的思路就是在源頭捕集二氧化碳，即在燃燒化石燃料（石油、天然氣或煤）的工廠將二氧化碳從大煙囪排放之前，或者在天然氣生產過程中，將二氧化碳從酸性天然氣中分離出來時，就對二氧化碳進行捕集。一旦捕集，就通過管線或船將其輸送到封存地，壓縮到超臨界狀態（這時二氧化碳的密度為液體密度），并注入到地下深處。
根據聯合國政府間氣候變化委員會（IGCC）的調查，該項技術的應用，能夠將全球二氧化碳的排放量減少20%到40%，這將對氣候變化產生積極的影響。因此，這一解決方案被認為是很有發展前景的，是減少能耗、更大規模地運用可再生能源的一項補充措施。
“試驗項目在世界各地蓬勃開展”，新成立的Geogreen工程公司（*）副總經理Pierre Le Thiez說道。“自1996年以來，StatoilHydro公司就在北海的挪威Sleipner氣田，對生產的天然氣（即甲烷）進行二氧化碳分離，并且每年將上百萬噸分離出來的二氧化碳注入到海底。在加拿大的Weyburn油田，二氧化碳被注入到一個開采枯竭的油田。在阿爾及利亞的In-Salah地區，BP公司正在封存從天然氣中分離出來的二氧化碳。在北冰洋附近的巴倫支海，StatoilHydro公司將在 Snohvit氣田從天然氣中分離二氧化碳并加以封存”。至2015年，歐洲將在這些實驗項目之后開展十多個示范性先導項目，并在2020年至2030年間，將該技術實現商業化。
道達爾自2000年就開始關注這些問題，目前正通過公司在Sleipner、Weyburn和Snohvit等地的合作關系，對該技術進行研發。道達爾集團運營管理的生產設施每年產出5,780萬噸二氧化碳，二氧化碳捕集和封存技術的進步將使集團受益匪淺。在這方面，超重油生產就是一個非常好的例子。 2007年12月，值聯合國氣候變化大會在巴厘島召開之際，道達爾公司與印度尼西亞政府簽訂了一項未來合作協議，共享碳領域的技術成果。
二氧化碳的捕集和封存技術正日益成熟，并且很快就能得到普及。捕集二氧化碳主要有三種工藝，分別是：在碳氫燃燒之前、燃燒過程中和燃燒之后進行，燃燒后工藝是在工業設施產生的廢氣中捕集二氧化碳，用胺基溶劑或氨基溶劑對其進行“洗刷”。“應用這種工藝的難點在于，二氧化碳只占被處理氣體的10%，這就意味著我們必須處理大量的氣體，所以該工藝既不經濟，也不節能。”Pierre Le Thiez指出。即將在Lacq進行的加氧燃燒試驗，燃料在純氧環境下燃燒。“在這種情況下，我們就不會再遇到稀釋問題了，廢氣中的二氧化碳超過90%，這樣就提高了捕集的效率。”道達爾的項目經理Nicolas Aimard解釋道。“如果間接排放不包括在捕集范圍內，我們的目標是捕集一半的二氧化碳排放量。與傳統的技術相比，成本節省一半”。第三種方案是燃燒前工藝，從工業角度來看，這是最復雜的一種工藝。在這種情況下，燃料會在水蒸汽和空氣（這也被稱作蒸汽重整）或氧氣中不完全氧化，因此產生一種合成氣，這種合成氣被轉換成二氧化碳和氫氣。
一旦二氧化碳被捕集，下一步就是永久性地封存二氧化碳。在選擇封存二氧化碳的地層方面也有三種方案，不過所有這些方案都要求有一個沉積盆地，封存深度要超過800米。人們對枯竭油氣田的地質情況往往已經有所掌握，并且形成了圖紙。充滿鹽水的砂巖或灰巖構成的含水層為二氧化碳封存提供了足夠的空間（估計能夠封存10萬億噸二氧化碳），可滿足全世界長達幾個世紀的需求。最后一種方案是將二氧化碳吸收到未被開采的煤層里。
在法國Aquitaine地區的Lacq盆地，道達爾正在為一個試驗項目做準備。1957年，道達爾公司在Lacq盆地發現了天然氣，迄今為止，Lacq氣田已累計生產2,600億立方米甲烷。五臺鍋爐的改造工作已經啟動，這些鍋爐將為處理酸性氣體提供工藝蒸汽。
“這是迄今為止第一個在氣體燃燒過程中對二氧化碳進行捕集和封存的完全一體化項目”，Nicolas Aimard說道。“在Lacq盆地，我們將進行完整的作業流程：抽取、處理和燃燒酸性天然氣；二氧化碳捕集；通過一條27,00米的管線輸送到封存地；在Rousse將二氧化碳注入到枯竭的氣藏內。在項目開展的兩年時間里，將對相當于50,000輛汽車尾氣排放量的二氧化碳進行捕集、凈化、壓縮和注入 ”。同時，25米高、30兆瓦的試驗鍋爐將不斷地向安裝在Lacq的工業設施提供工藝蒸汽??每小時40噸，溫度高達450 ?C，壓力為60個大氣壓。該鍋爐配備了四臺Air Liquide公司設計的新型氧氣燃燒爐。在鍋爐附近，將安裝一個低溫蒸餾裝置，生產每天所需的240噸氧氣。最終結果是，每天捕集200噸濃縮二氧化碳。
“這是歐洲第一個利用枯竭的陸上油氣田封存二氧化碳的試驗項目”，項目經理強調說，“我們還將不斷改進用于監測封存地動態的方法和儀器，以確保二氧化碳可長期穩定地封存在那里，并為日后開展更大規模的作業積累經驗”。先導性試驗項目將以泄露風險和氣藏內的化學反應等為研究對象，將測量被注入氣體的數量和組分，以及氣體的溫度和壓力，并且監測地震活動，以確保氣藏的完整性不至于遭到破壞。項目還將利用法國石油協會（IFP）、法國地理及礦物研究局（BRGM）和國立洛林綜合理工學院（INPL）提供的儀器，來研究地下氣體的組分。Rousse氣藏的頂部是一個鈣質黏土蓋層，這個蓋層經歷了 3,500萬年以上的比利牛斯構造運動。
該項目計劃于2008年晚些時候提交官方批準，在此之前，道達爾集團希望向地方官員、地區當局、社區組織和公民個人廣泛地征求意見。“廣泛征求意見的目的就是建立對話，與所有利益相關者進行有意義的溝通。”負責磋商和交流的C&S Conseils咨詢公司經理Claude Chardonnet解釋道。“這種磋商于2007年11月達到了高潮，我們在Jurancon、Pau和Lacq舉行了三次公眾會議”。每次會議長達三個小時，包括詳細介紹項目情況和獨立專家做出的評論，討論項目的重要性、所包含的利益和風險，以及項目的經濟、監管和控制方面的事宜。道達爾的態度很明確，那就是希望公眾社會參與進來。“我們還專門成立了一個科學委員會，有外部的獨立專家參加，負責對這個項目進行監督。工業企業通常做不到這么公開，而這樣做有利于鼓勵人們參與討論，發表對未來能源的看法。我們聽到了他們的心聲，他們在這些事務中有進一步的發言權”Claude Chardonnet總結說。
發布信息
