• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
二氧化碳捕集及封存技术探索研究—以陕煤集团榆林化学公司为例
  • Title

    Research on carbon dioxide capture and storage technology: a case study of Shaanxi Coal Group Yulin Chemical Co., Ltd.

  • 作者

    肖江宋世杰刘兰兰白治学

  • Author

    XIAO Jiang;SONG ShiJie;LIU Lanlan;BAI Zhixue

  • 单位

    陕西煤业化工集团榆林化学有限责任公司

  • Organization
    Shaanxi Coal Group Yulin Chemical Co., Ltd.
  • 摘要

    践行减排降碳措施,落实“双碳”目标是煤化工企业走向高端化、多元化、低碳型发展的重要转型契机。陕煤集团榆林化学有限责任公司谋划400万t/a二氧化碳捕集、运输及封存(CCS)示范项目及开展40万t/a先导试验项目助力国家碳达峰、碳中和。在借鉴神华10万t CCS示范项目经验基础上,依据已建180万t/a乙二醇项目中产生的CO2,设计了高纯(98.94%)和低纯(77.78%)2种超临界CO2封存流程;结合对鄂尔多斯盆地东部三叠系、二叠系咸水层的认识,找寻了3套物性较好且CO2封存潜力巨大的地质咸水层(刘家沟组、石千峰组、石盒子组);在深入CO2储存层盖层及存储容量评估分析,认为CO2在超过1 000 m的咸水层封存环境最佳;通过设计4口注入封存井并结合数值模拟方法对40万t/a CO2的封存运行机制进行研究分析得出理论可行;设计采用PNX测井、井下光纤传感及地表InSAR等监测方法搭建起CO2从井筒到储层再到储层扩散一体化的监测监控管理平台;从CCS当前经济技术成本、产业政策发展以及机遇挑战现状展望出煤化工开展CCS非常具有潜力。

  • Abstract

    The implementation of emission reduction and carbon reduction measures and the implementation of the "double carbon" goal are important transformation opportunity for coal chemical enterprises to move towards high-end,diversified and low-carbon development.Shaanxi Coal Industry Group Yulin Chemical planned a 4 million ton/year carbon dioxide capture,transportation and storage (CCS) demonstration project and carried out a 400000 ton/year pilot test project to help the country reach carbon peak and carbon neutrality.Based on the experience of Shenhua 100000 ton CCS demonstration project and CO2produced in the 1.8 million ton/year ethylene glycol project,two supercritical CO2storage processes,high purity (98.94%) and low purity (77.78%),are designed in this paper;Based on the understanding of Triassic and Permian salt water layers in the eastern Ordos Basin,three sets of geological salt water layers (Liujiagou Formation,Shiqianfeng Formation and Shihezi Formation) with good physical properties and great CO2storage potential were found.After in-depth evaluation and analysis of CO2storage layer cover and storage capacity,it is believed that the best storage environment for CO2in salt water layer over 1000 meters.By designing four injection and storage Wells and combining with the numerical simulation method,the storage operation mechanism of 400000 ton/year CO2is studied and analyzed,and it is theoretically feasible;It is designed to use PNX logging,downhole optical fiber sensing and surface InSAR monitoring methods to build an integrated monitoring and management platform for CO2from wellbore to reservoir and then to reservoir diffusion;From the perspective of CCS’s current economic and technological costs,industrial policy development,opportunities and challenges,the development of CCS in coal mining chemical industry has great potential.

  • 关键词

    减碳降碳二氧化碳捕集、运输及封存咸水层“双碳”目标

  • KeyWords

    carbon reduction;CCS;salt water layer;carbon peaking and carbon neutrality goals

  • 基金项目(Foundation)
    陕煤集团榆林化学百万吨级CCS技术开发与工程示范资助项目(2022 SMHKJ-A-J-07-06);陕煤集团榆林化学400万t/aCCS示范项目资助项目(2202-610835-04-01-203463)
  • DOI
  • 引用格式
    肖 江,宋世杰,刘兰兰,等. 二氧化碳捕集及封存技术探索研究−以陕煤集团榆林化学公司为例[J]. 煤炭科学技术,2024,52(5):316−323.
  • Citation
    XIAO Jiang,SONG ShiJie,LIU Lanlan,et al. Research on carbon dioxide capture and storage technology: a case study of Shaanxi Coal Group Yulin Chemical Co., Ltd.[J]. Coal Science and Technology,2024,52(5):316−323.
  • 图表

    Table1

    CO 2来源和特性
    CO2来源 组分 分子量 体积分数/% 总流量/(m3·h−1) 温度/℃ 压力/MPaG (G为表压)
    净化装置压缩机富余CO2(高纯) CO2 44 98.94 6 433.56 100.00 8.10
    N2 28 0.80
    H2 2 0.12
    CH3OH 32 0.02
    净化装置尾气CO2(低纯) CO2 44 77.78 24 559.00 17.37 30.00
    N2 28 20.36
    H2 2 0.10
    H2O 18 1.73

    Table2

    CO 2捕集工艺及优缺点
    捕集工艺技术 优点 缺点
    变压吸附法 技术成熟 投资高、能耗高、脱附气体量大
    氧化法 吸收容量较大,再生能力及稳定性好 成本较高,反应时间长
    膜分离法 工艺简单,便于气体运输 对原料气要求高,分离能耗高
    吸收剂法 运行成本低,吸收容量较高,回收CO2纯度高 热稳定性差,转化率较低
    胺化合物法 工艺成熟,吸收速率快,能耗低,投资最低 吸收剂使用量大,再生能耗大

    Table3

    40万t/a先导试验CO 2封存井
    试验井 井型 钻探目的 注入CO2来源
    榆碳1井 直井 全井段取心分析,落实地层和咸水层纵向分布,了解咸水层的厚度、岩相变化情况等 高纯度CO2气源
    榆碳2井 直井 探究注入混合CO2能力,了解附近咸水层厚度、岩相变化情况 低纯混合CO2气源
    榆碳3井 水平井 研究分析水平井混合CO2注入能力及水平段咸水层的岩性分布 低纯混合CO2气源
    榆碳4井 直井 全井段取心,落实直井混合CO2注入能力,进一步落实地层和咸水层纵向分布及岩相变化情况 低纯混合CO2气源

    Table4

    40万t/aCCS先导试验CO 2注入方案设计
    试验井 井口压力/MPa 封存库容任务量/104t 注入任务量/(t·d−1) 设计注入量/(t·d−1)
    榆碳1井 <19.0 49.5 500.0 528.0
    榆碳2井 <20.0 19.8 200.0 401.0
    榆碳3井 <17.0 30.9 312.0 690.0
    榆碳4井 <20.0 19.8 200.0 401.0
    合计 <27.0(气源) 120.0 1 212.0 2 020.0
相关问题

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