二氧化碳的捕集和封存:一项颇具前景的解决方案

[加入收藏][字号: ] [时间:2009-02-01  来源:振威石油网  关注度:0]
摘要:目前,许多国家正在开展捕集二氧化碳、并将其永久封存在地下的项目。道达尔公司在法国西南部的Pau附近,开展了一个试验项目,其一体化程度前所未有,包含二氧化碳的捕集、加氧燃烧、地下封存的整个过程。2009年至2010年间,该项目将捕集约15万吨...
目前,许多国家正在开展捕集二氧化碳、并将其永久封存在地下的项目。道达尔公司在法国西南部的Pau附近,开展了一个试验项目,其一体化程度前所未有,包含二氧化碳的捕集、加氧燃烧、地下封存的整个过程。2009年至2010年间,该项目将捕集约15万吨二氧化碳,并且将其封存在地下4,500米深处的一个巨大的多孔气藏内。
    
     在全世界范围内,人类活动导致每年有300亿吨的二氧化碳气体排放到大气层中,其中约有40%来自发电厂,23%来自运输行业,22%来自水泥厂、钢厂和炼油厂。每周都有五家新的燃煤发电厂投入运营,释放大量的二氧化碳。全球有将近8,000家发电厂可采用二氧化碳捕集技术。
    
     这一技术的思路就是在源头捕集二氧化碳,即在燃烧化石燃料(石油、天然气或煤)的工厂将二氧化碳从大烟囱排放之前,或者在天然气生产过程中,将二氧化碳从酸性天然气中分离出来时,就对二氧化碳进行捕集。一旦捕集,就通过管线或船将其输送到封存地,压缩到超临界状态(这时二氧化碳的密度为液体密度),并注入到地下深处。
    
     根据联合国政府间气候变化委员会(IGCC)的调查,该项技术的应用,能够将全球二氧化碳的排放量减少20%到40%,这将对气候变化产生积极的影响。因此,这一解决方案被认为是很有发展前景的,是减少能耗、更大规模地运用可再生能源的一项补充措施。
    
     “试验项目在世界各地蓬勃开展”,新成立的Geogreen工程公司(*)副总经理Pierre Le Thiez说道。“自1996年以来,StatoilHydro公司就在北海的挪威Sleipner气田,对生产的天然气(即甲烷)进行二氧化碳分离,并且每年将上百万吨分离出来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个开采枯竭的油田。在阿尔及利亚的In-Salah地区,BP公司正在封存从天然气中分离出来的二氧化碳。在北冰洋附近的巴伦支海,StatoilHydro公司将在 Snohvit气田从天然气中分离二氧化碳并加以封存”。至2015年,欧洲将在这些实验项目之后开展十多个示范性先导项目,并在2020年至2030年间,将该技术实现商业化。
    
     道达尔自2000年就开始关注这些问题,目前正通过公司在Sleipner、Weyburn和Snohvit等地的合作关系,对该技术进行研发。道达尔集团运营管理的生产设施每年产出5,780万吨二氧化碳,二氧化碳捕集和封存技术的进步将使集团受益匪浅。在这方面,超重油生产就是一个非常好的例子。 2007年12月,值联合国气候变化大会在巴厘岛召开之际,道达尔公司与印度尼西亚政府签订了一项未来合作协议,共享碳领域的技术成果。
    
     二氧化碳的捕集和封存技术正日益成熟,并且很快就能得到普及。捕集二氧化碳主要有三种工艺,分别是:在碳氢燃烧之前、燃烧过程中和燃烧之后进行,燃烧后工艺是在工业设施产生的废气中捕集二氧化碳,用胺基溶剂或氨基溶剂对其进行“洗刷”。“应用这种工艺的难点在于,二氧化碳只占被处理气体的10%,这就意味着我们必须处理大量的气体,所以该工艺既不经济,也不节能。”Pierre Le Thiez指出。即将在Lacq进行的加氧燃烧试验,燃料在纯氧环境下燃烧。“在这种情况下,我们就不会再遇到稀释问题了,废气中的二氧化碳超过90%,这样就提高了捕集的效率。”道达尔的项目经理Nicolas Aimard解释道。“如果间接排放不包括在捕集范围内,我们的目标是捕集一半的二氧化碳排放量。与传统的技术相比,成本节省一半”。第三种方案是燃烧前工艺,从工业角度来看,这是最复杂的一种工艺。在这种情况下,燃料会在水蒸汽和空气(这也被称作蒸汽重整)或氧气中不完全氧化,因此产生一种合成气,这种合成气被转换成二氧化碳和氢气。
    
     一旦二氧化碳被捕集,下一步就是永久性地封存二氧化碳。在选择封存二氧化碳的地层方面也有三种方案,不过所有这些方案都要求有一个沉积盆地,封存深度要超过800米。人们对枯竭油气田的地质情况往往已经有所掌握,并且形成了图纸。充满盐水的砂岩或灰岩构成的含水层为二氧化碳封存提供了足够的空间(估计能够封存10万亿吨二氧化碳),可满足全世界长达几个世纪的需求。最后一种方案是将二氧化碳吸收到未被开采的煤层里。
    
     在法国Aquitaine地区的Lacq盆地,道达尔正在为一个试验项目做准备。1957年,道达尔公司在Lacq盆地发现了天然气,迄今为止,Lacq气田已累计生产2,600亿立方米甲烷。五台锅炉的改造工作已经启动,这些锅炉将为处理酸性气体提供工艺蒸汽。
    
     “这是迄今为止第一个在气体燃烧过程中对二氧化碳进行捕集和封存的完全一体化项目”,Nicolas Aimard说道。“在Lacq盆地,我们将进行完整的作业流程:抽取、处理和燃烧酸性天然气;二氧化碳捕集;通过一条27,00米的管线输送到封存地;在Rousse将二氧化碳注入到枯竭的气藏内。在项目开展的两年时间里,将对相当于50,000辆汽车尾气排放量的二氧化碳进行捕集、净化、压缩和注入 ”。同时,25米高、30兆瓦的试验锅炉将不断地向安装在Lacq的工业设施提供工艺蒸汽??每小时40吨,温度高达450 ?C,压力为60个大气压。该锅炉配备了四台Air Liquide公司设计的新型氧气燃烧炉。在锅炉附近,将安装一个低温蒸馏装置,生产每天所需的240吨氧气。最终结果是,每天捕集200吨浓缩二氧化碳。
    
     “这是欧洲第一个利用枯竭的陆上油气田封存二氧化碳的试验项目”,项目经理强调说,“我们还将不断改进用于监测封存地动态的方法和仪器,以确保二氧化碳可长期稳定地封存在那里,并为日后开展更大规模的作业积累经验”。先导性试验项目将以泄露风险和气藏内的化学反应等为研究对象,将测量被注入气体的数量和组分,以及气体的温度和压力,并且监测地震活动,以确保气藏的完整性不至于遭到破坏。项目还将利用法国石油协会(IFP)、法国地理及矿物研究局(BRGM)和国立洛林综合理工学院(INPL)提供的仪器,来研究地下气体的组分。Rousse气藏的顶部是一个钙质黏土盖层,这个盖层经历了 3,500万年以上的比利牛斯构造运动。
    
     该项目计划于2008年晚些时候提交官方批准,在此之前,道达尔集团希望向地方官员、地区当局、社区组织和公民个人广泛地征求意见。“广泛征求意见的目的就是建立对话,与所有利益相关者进行有意义的沟通。”负责磋商和交流的C&S Conseils咨询公司经理Claude Chardonnet解释道。“这种磋商于2007年11月达到了高潮,我们在Jurancon、Pau和Lacq举行了三次公众会议”。每次会议长达三个小时,包括详细介绍项目情况和独立专家做出的评论,讨论项目的重要性、所包含的利益和风险,以及项目的经济、监管和控制方面的事宜。道达尔的态度很明确,那就是希望公众社会参与进来。“我们还专门成立了一个科学委员会,有外部的独立专家参加,负责对这个项目进行监督。工业企业通常做不到这么公开,而这样做有利于鼓励人们参与讨论,发表对未来能源的看法。我们听到了他们的心声,他们在这些事务中有进一步的发言权”Claude Chardonnet总结说。

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