炼化企业二氧化碳排放核算与碳减排探讨

为掌握某炼化企业碳排放情况,制定减排措施,参照相关指南核算了该企业的年度二氧化碳(CO₂)排放量,范围包括发电设施和石油化工装置。对于CO₂排放占比较多的工艺过程,采取或规划了高效合理的减排措施,包括开展CO₂捕集纯化侧线试验、建设燃煤烟气CO₂捕集示范装置、研发及应用一氧化二氮(N₂O)分解催化剂以及提高装置电气化率等。降碳措施的实施,直接或间接地降低了企业的CO₂排放量,促进了低碳环保、节能降耗、提质增效工作的开展,可为同类企业提供参考。     

石化行业CO2排放核算与减排技术进展

全面细致地进行CO₂排放核算是炼化企业挖掘碳减排潜力、升级碳减排技术、实现“双碳”目标的基础依据。综述了国内外石化行业CO₂排放的核算方法与减排技术,重点介绍了CO₂排放核算模型、核算方法、核算指南与规范,以及基于核算结果的CO₂减排技术,分析了国内外大型炼化企业CO₂排放核算成果、减排技术效果及发展趋势,以期为炼化企业在转型发展、节能降耗、CO₂减排和利用等方面提供借鉴。     

基于物质平衡方程的CO2理论构造埋存量计算新方法

为进一步提高盐水层中CO₂埋存潜力评价的准确性，基于物质平衡方法，建立CO₂构造埋存过程的物质平衡方程，在对CO₂可埋存地下体积准确计算的基础上，提出了一种新的CO₂理论构造埋存量计算方法。结果表明：新方法计算的CO₂理论构造埋存量，与面积法、容积法相比，误差更小，仅约为10%;新方法可同时预测CO₂增压埋存条件下和保压埋存条件下的理论构造埋存量，且随着注入时间或注采比的增加，CO₂理论构造埋存量和地层压力均呈现不断增加的趋势。该方法对CO₂构造埋存量研究及CO₂注入量实时动态控制具有重要意义。     

碳中和战略背景下建设碳工业体系的进展、挑战及意义

全球气候变化与碳中和背景下，CO₂封存利用已成为人类绿色发展的必然趋势与选择。以CO₂捕集、利用与封存/CO₂捕集与封存(CCUS/CCS)为核心的碳工业，正成为碳中和目标下的新兴战略产业，规模可持续发展需借鉴全球油气工业发展路径。地球系统发育3种“碳”，黑碳是未被封存或利用并长期留存在大气圈中的CO₂，灰碳是被固定或永久封存在地质体中的CO₂，蓝碳是通过生物、物理、化学等方式可转化为人类利用产品的CO₂。碳工业体系覆盖碳产生、碳捕集、碳运输、碳利用、碳封存、碳产品、碳金融等业务，是彻底消除“黑碳”的革命性领域。研发以碳减排、零碳、负碳及碳经济为内涵的碳工业技术体系，构建以CCUS/CCS为基础的低成本、高能效的碳工业体系，是世界各国实现碳中和目标和能源清洁利用的战略举措，利于推动4个“80%”的中国能源供应格局转变，即由2021年含碳化石能源消费占比80%以上、化石能源CO₂排放80%以上，转变为2060年非碳新能源占比80%以上、...     

增产化工原料的重油加工方案研究

对示例类型企业进行增产化工原料的转型发展方案研究，从经济效益、CO₂排放量、征收碳税等方面分析了重油加工采用沸腾床加氢裂化、浆态床加氢裂化和灵活焦化方案对企业的影响。结果表明：重油加工选择灵活焦化方案时经济效益最优，但其CO₂排放量高，征收一定碳税后，经济效益仍为最优；虽然灵活焦化技术有利于解决全厂燃料平衡问题，并能带来较好的经济效益，但在CO₂排放量配额受限的地区，宜优先考虑沸腾床加氢裂化方案，该方案经济效益较好，CO₂排放量较小，还可兼顾生产低硫船用燃料油；重油加工采用加氢裂化技术时，其转化率高，增产优质乙烯裂解原料多，CO₂排放量小，随着绿色能源发展，绿氢成本逐渐降低，加氢路线的优势将更加凸显。     

“双碳”目标下二氧化碳多相催化转化的机遇与挑战

CO₂既是温室气体、也是可再生碳资源。将CO₂转化为更有价值的能源、化工和材料产品是推动碳循环、实现碳中和的重要途径，而催化是实现该途径的重要技术之一。综述了CO₂多相催化转化为典型C₁和C_2⁺产品的重要进展，其中，转化为C₁的路线以制甲醇、合成气为例，转化为C_2⁺的路线以制乙醇、低碳烯烃为例；并进一步剖析该领域的研究机遇与挑战。     

基于物质的量平衡的气藏CO2埋存潜力评估方法

枯竭气藏是进行CO₂埋存的有利场所之一，进行气藏CO₂埋存潜力评估至关重要。基于气藏生产和CO₂埋存采注过程中物质的量平衡原理，考虑气体偏差系数随着温度和压力的变化，依据气体状态方程，建立了气藏CO₂埋存潜力评估模型，分析了采出程度和气体偏差系数对气藏CO₂埋存量的影响。结果表明，采出程度和气体偏差系数越大，越有利于CO₂埋存。结合川中A区块L1井的实际参数进行了CO₂埋存潜力评估，考虑气体偏差系数随储层温度和压力变化预测的CO₂埋存量比传统物质平衡法计算的埋存量高27%。该方法对CO₂埋存潜力评价研究及埋存方案优化具有重要意义。     

催化裂化装置再生烟气醇胺法回收CO2技术模拟研究

炼油企业催化裂化装置的CO₂排放量在总排放量中占比很高，相应的烟气CO₂回收治理技术却鲜有报道。醇胺法酸性气体脱除工艺(醇胺法)广泛应用于天然气净化等领域，是一种脱碳效率高、再生能耗低的成熟脱碳技术，可考虑应用于再生烟气脱碳过程中。利用Aspen HYSYS软件模拟醇胺法再生烟气CO₂吸收和解吸过程发现：混合胺液的组成和浓度会影响再生烟气CO₂的脱除效果，适当提高吸收压力及温度有利于吸收过程的进行；富胺液解吸过程的能耗主要取决于解吸率及操作压力，在解吸温度不高于胺液降解温度的条件下，应适当提高解吸压力。     

火山-幔源与有机成因CO2气混合模型探讨——以南海北部边缘盆地为例

以南海北部边缘盆地为例，选取典型火山-幔源型CO₂气和不同有机成因CO₂气的碳同位素值作为端元，模拟计算了2种成因CO₂气按不同比例混合后碳同位素值变化规律。结果表明，无论有机成因CO₂的同位素值（-10‰～-25‰）和初始有机成因CO₂气含量（0.5%～2.0%）如何变化，当CO₂气含量小于10%（摩尔分数）时，混合后的δ¹³C_CO2值随总的CO₂气含量增加而迅速增大；而当CO₂含量超过约10%（摩尔分数）时，δ¹³C_CO2值增加缓慢，最后都迅速趋近火山-幔源型CO₂的端元碳同位素值（约-4‰）。该模拟结果合理地解释了为什么世界上所发现的火山-幔源型CO₂气为主天然气藏，其CO₂含量多高于10%（摩尔分数）或15%（重量分数），其碳同位素值大都介于-4‰~-7‰之间。模拟结果与北部湾盆地福山凹陷和珠江口盆地实测CO₂气的碳同位素值变化趋势吻合很好。     

基于VOF方法的超临界二氧化碳——水两相流动孔隙尺度数值模拟

二氧化碳(CO₂)捕集与封存技术有利于减少CO₂的排放量，近年来针对CO₂地质封存形成了从纳米尺度到油气藏尺度的大量研究成果，大多数研究只针对单一维度多孔介质中流动行为开展研究，且物理实验方法受许多不确定性因素影响，十分耗费时间和成本。为了从微观角度深入理解CO₂地质封存过程中的渗流行为，提高CO₂地质埋存量，基于追踪两相界面动态变化的VOF(Volume of Fluid)方法，分别建立了2D和3D模型，开展了超临界CO₂-水两相流动数值模拟研究，对比了不同润湿性、毛细管数、黏度比条件下的CO₂团簇分布特征、CO₂饱和度变化规律，揭示了孔隙尺度CO₂埋存的内在机理。研究结果表明：①随着岩石对CO₂润湿性增加，CO₂波及范围扩大，同时CO₂团簇的卡断频率减少，CO₂埋存量增加；②随着毛细管数的增加，驱替模...     

考虑相态变化的CO2气藏物质平衡方程

在CO₂气藏束缚水、入侵水、产出水中都溶解有CO₂,以摩尔守恒为理论基础,建立了CO₂气藏的物质平衡方程。CO₂的相态及物性变化与气藏压力、温度条件密切相关,同时考虑地层水矿化度对CO₂溶解度的影响,利用牛顿均差插值方法编程计算气藏任意条件下的物性参数。利用物质平衡方程结合CO₂ 的高压物性随压力、温度的变化关系,可以计算CO₂气藏的地质储量和不同采出程度下的平均地层压力,并确定开发过程中的CO₂相态变化。实例验证计算误差为0.131%,说明计算方法切实可行。     

CO2气体非常规储存方法

随着《京都议定书》的实施，如何经济有效地控制CO₂的排放量，减缓温室效应对我国已显得越来越迫切。非常规储存是将排放到大气中的CO₂，通过采集回注到地下煤气层、废油气储层或深海盐水储层中储存的方法，主要有CO₂水合物法、煤层气置换法、CO₂驱替甲烷水合物、注CO₂提高原油或凝析油的采收率、深海盐水储层储存法等。从储存的机理方面介绍了各种非常规储存CO₂的方法，并从技术和经济的角度对各种方法进行了评价。指出对于具有相同烃类孔隙体积的油气藏来说，由于气体更容易压缩，地质构造封闭性好，气藏、凝析气藏在储存CO₂方面具有更大的优势。     

“双碳”愿景下CO2驱强化采油封存技术工程选址指标评价

在国家能源安全和“双碳”战略愿景下，CO₂驱强化采油封存技术(CO₂-EOR)因能助力油气行业转型发展，成为“低碳化”乃至“负碳化”的首选技术和最现实的选择。无论是实验、数值模拟还是现场实践，目前国内外学者对CO₂-EOR研究侧重于CO₂作为高效的驱油“催化剂”本身及油藏CO₂-EOR适应性认识，对于工程选址评价缺乏统一标准和系统研究。在充分调研国内外文献的基础上，结合中国CO₂-EOR应用进展和工程实践，明确了CO₂-EOR工程选址可行性评价所需的通用依据，指出了CO₂-EOR工程选址遵循“CO₂封存与驱油双统一”、安全性、经济性的专属性原则，并从CO₂-EOR工程选址的地质、工程、安全、经济4个要素开展了较详尽系统的研究，定性-定量构建了“4+8+27”CO₂-EOR工程选址三级指标评价体系(GESE)，以期为油藏开展CO₂     

鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩脉流体包裹体碳氧同位素分析

研究了鄂尔多斯盆地流体包裹体的CO₂成因及其与油气演化的关系,应用同位素分馏方程计算了奥陶系碳酸盐岩脉流体包裹体中CO₂的碳同位素值和H₂O的氧同位素值.结果表明,其碳、氧同位素值分别为-1.64‰~-11.15‰和-22.12‰~-33.06‰.该包裹体的CO₂以无机成因为主,其碳同位素组成形成于100℃~160℃的条件下,对应于油气演化的成熟-高成熟阶段.     

CO2捕集、利用与封存技术及CO2管道研究现状与发展

CO₂捕集、利用与封存(CO₂ Capture, Utilization and Storage, CCUS)技术是减少碳排放的有效手段之一，是实现中国“双碳”目标的重要技术保障，其中CO₂管道输送是最重要的一环。从CCUS技术和CO₂管道设计两个维度综述了国内外CO₂捕集、CO₂运输、CO₂封存和CO₂利用的研究进展，针对运输过程，着重从工艺设计、杂质、含水量、止裂控制和风险评估等方面梳理了CO₂管道设计的研究成果。中国目前正在大力推进CCUS技术，中国石油、中国石化和中国海洋石油等机构分别成立了相关的研究机构，聚焦CCUS发展的各个环节。虽然中国尚处于技术发展的初级阶段，但相信随着科研人员的努力会很快赶超发达国家，跻身第一方阵。研究结果旨在为中国的CCUS技术发展提供参考，促进中国CCUS技术的推广实施和CO₂管道的合理设计。     

碳达峰碳中和背景下发展CO2-EGR的思考

2020年9月，中国政府提出了在2030年前碳达峰以及争取在2060年前碳中和两阶段减排目标，该目标的确立为中国CO2驱提高天然气采收率(CO₂-EGR)产业技术的发展和应用带来了机遇。为了对碳达峰碳中和(“双碳”)目标下CO₂-EGR的发展形成全局性的认识，系统分析了“双碳”目标下发展CO₂-EGR的意义，CO₂-EGR的潜力、发展现状以及面临的挑战，进而针对我国CO₂-EGR的发展提出了建议。研究结果表明：(1)发展CO₂-EGR对于保障我国能源安全、加速清洁能源体系建设推动能源转型、进而尽早实现“双碳”目标均具有重要推动作用；(2)我国应明确CO₂-EGR发展路径，构建CO₂-EGR空间布局，强化CO₂-EGR数字融合及其在多能互补能源系统中的减排作用，助推可再生能源规模化运用和传统难减排的煤炭行业深度脱碳；(3)充分借鉴欧美税收抵免政策和创新基金政策，加速建立CO₂     

碳捕集、利用与封存技术的现状及前景

碳捕集、利用与封存(CCUS)是一种有效的碳处理技术。在碳中和背景下，中国CCUS技术将迎来万亿级产业风口。目前，CCUS技术各环节均取得了显著进展，但大规模应用仍面临诸多挑战。通过调研国内外CCUS技术文献以及全球正在运行和计划建设的CCUS项目，总结了国内外CCUS技术的发展现状和研究进展，进一步明确CCUS面临的挑战及未来发展前景。研究表明：目前碳捕集效率不足90%,碳捕集成本占CCUS项目总成本的60%～85%,碳捕集技术的研发重点应以燃烧前捕集(如乙醇、合成氨和天然气加工等行业)以及燃烧后捕集等以提高碳捕集效率、降低碳捕集成本为主；CO₂利用技术目前处于工业示范阶段，突破高温、高压环境瓶颈，寻找合适的催化剂提高碳利用效率是CO₂利用技术下一阶段的重点研究方向；CO₂在油气田和咸水层封存应围绕CO₂驱提高油气采收率和增加CO₂封存潜力开展进一步研究；CCUS项目需要克服实现经济盈利、技术创新、降本增效、政策补贴激励等挑战；CCUS耦合氢能、油气田地热能等新能源将成为未来...     

CO2地质利用与封存中碳迁移及其相态分布规律

CO₂地质利用与封存技术是“双碳”战略下重要的碳减排手段,前人的研究多集中于地质利用方面,而对地层的碳封存潜力尤其是CO₂矿化潜力的定量评价存在不足。为此,通过程序开发手段,将闪蒸计算加入开源的反应溶质运移模拟软件中,利用改进后的软件建立了松辽盆地大情字井油田H59区块的三维地质模型,通过历史拟合注采过程校正模型地层参数,最后采用校正后模型量化表征了不同注入阶段及注采结束后CO₂迁移与相态转化的时空演化过程。研究结果表明：(1)在油藏CO₂混相驱条件下,CO₂在注入井端的小范围内呈现气相,在接触到油相前缘后,CO₂受浮力影响减弱,在垂向上逐渐趋于均匀分布,并向开采井端均匀推进;(2)气水同注阶段与注气阶段均有超过70%注入的CO₂溶解于油相,但气水同注阶段溶解于水相的CO₂含量明显增加;(3)注采结束后的相态演化特征表现为溶解水相CO₂逐渐转变为矿物相,而溶解油相CO₂...     

等离子体作用下CH4-CO2重整制取合成气工艺过程数值模拟

随着温室气体CH₄与CO₂排放量的逐年增加，全球气温上升、全球变暖加剧。CH₄-CO₂重整(CRM)能够有效降低温室气体的排放量，且重整产物为合成气(CO和H₂)，能提高碳资源的利用率。通过CRM装置完成了反应过程及产物分析，结合流体仿真软件Fluent与化工模拟软件Chemkin模拟揭示了等离子体作用下CRM制合成气反应过程中进料速率、进料比(n(CO₂):n(CH₄))及等离子体功率对反应器内部温度场与浓度场分布的影响规律。结果表明，随着进料速率提高，物流在反应器内涡流作用加剧，导致反应器底部温度变高，CH₄所参与副反应的平衡向正方向移动，参与主反应的CH₄减少，对CO、H₂的选择性降低。相同进料速率下，进料比越大，目标产物产量越高，过量的CO₂发生副反应，导致CO的增量大于H₂的增量。大功率等离子体提供的高温环境会促进C...     

碳科学公司开发CO2转化为燃料技术

碳科学公司（Carbon Sciences）是CO₂转化碳酸盐技术的开发商,该公司将气体转化为沉积碳酸钙（PCC）用于生产纸张、医药和塑料,该公司于2008年9月底宣布,现正在开发将CO₂转化为低碳烃类（C₁～C₃）的工艺,以便再进一步改质成较高碳的燃料,如汽油和喷气燃料。