石化產(chǎn)業(yè)的CCUS 技術(shù)應(yīng)用的效益分析

郭天寧(山西財經(jīng)大學經(jīng)濟學院，山東 淄博 030000)

1 CCUS(碳捕集、利用與封存)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及意義

自2015年以來，隨著我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級的速度加快，我國正努力擺脫過去以高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的經(jīng)濟發(fā)展模式。中國作為世界上最大的發(fā)展中國家，結(jié)合本國國情在CCS技術(shù)的基礎(chǔ)之上增加了Utilization(利用)的環(huán)節(jié)，在緩解二氧化碳排放壓力的同時，能夠?qū)ξ覈?jīng)濟高效低碳轉(zhuǎn)型做出貢獻，緩解經(jīng)濟轉(zhuǎn)型過程中的下行壓力。

2 CCUS技術(shù)的應(yīng)用

2.1 CO2的捕集技術(shù)

現(xiàn)階段，工業(yè)脫碳捕集方法主要集中在單乙醇胺(MEA)法和冷凍氨(CAP)法。

兩種脫碳工藝的成本分析可通過以下方法核算：

式中：COR 為年分離總成本(元)；CAI為年設(shè)備折舊費(元)；COM為年設(shè)備運行維護費(元)；CR為年再生液成本(元)。

式中：CF為燃料費(元)；QD為再生液能耗量(GJ/(tCO2))；QC為燃料產(chǎn)能量(GJ/t)；PC為燃料價格(元)；M 為二氧化碳分離量(噸)；η 為熱效率。默認燃料為煤炭。

式中：rAI為年設(shè)備折舊率，rOM為年設(shè)備運行維護費率；K為設(shè)備總價值(元)。

2.2 CO2-EOR技術(shù)

CO2-EOR 技術(shù)將CO2注入油層，利用其膨脹原油體積、降低原油粘度及萃取、氣化原油的特性提高原油采收率。這一技術(shù)可以大幅提高原油的采收率和采收質(zhì)量。

利用CO2驅(qū)油，來提高原油的采收率在石化產(chǎn)業(yè)中已經(jīng)有多年的應(yīng)用歷史，在原油開采領(lǐng)域?qū)儆谳^為成熟的技術(shù)。CO2-EOR 技術(shù)的創(chuàng)新點在于利用工業(yè)廢氣中的CO2進行驅(qū)油，并將CO2封存于油層中。

近幾年來，國內(nèi)外CO2-EOR 技術(shù)發(fā)展迅速。經(jīng)過研究表明，將CO2注入油層，不但可以大幅提高原油的采收率，而且還可以對二氧化碳進行封存，達到二氧化碳減排的目的，同時滿足環(huán)境保護和油藏高效開發(fā)的雙重要求。

3 CCUS技術(shù)的經(jīng)濟效益分析

3.1 企業(yè)分析

本文分析從中國石化下屬煉化公司齊魯石化和勝利油田公司著手，論證CCUS 技術(shù)的應(yīng)用的前景。

對于齊魯石化，其下屬勝利煉油廠擁有全套常減壓蒸餾裝置、加氫裂化裝置、催化裂化裝置和催化重整裝置，烯烴廠擁有乙烯裂解裝置，第二化肥廠擁有合成氨裝置。

其中，第二化肥廠合成氨裝置產(chǎn)生高濃度二氧化碳副產(chǎn)物，可通過廠內(nèi)直供，直接用于化工生產(chǎn)。其他裂解氣、煙道氣必須通過廢氣處理裝置進行處理，達標排放。因而，齊魯石化有著較大的碳排放壓力，同時如果能夠進行合理技術(shù)升級改造，企業(yè)作為少有的擁有全套煉化工藝的單位也有著極大的發(fā)展?jié)摿颓熬啊?/p>

勝利油田開采原油為稠油，這類油品API 度高、流動性差，因而從油層流入井筒，或從井筒舉升到地面都非常困難，開采難度大。

目前石油開采的平均采收率為27%，應(yīng)用CO2-EOR 技術(shù)后，現(xiàn)階段油田綜合采收率的目標為30%，在CO2捕集和運輸技術(shù)更加成熟，可為原油開采提供穩(wěn)定、充足的CO2后，油田采收率可達到40%。未來通過CO2-EOR 采收，我國原油的綜合采收率將得到大幅提高，每提高1%的綜合采收率，相當于我國新發(fā)現(xiàn)一個6億噸規(guī)模的大型油田。

3.2 經(jīng)濟效益分析

由2.1 知：

上游分析：

MEA 法(煉油廠)

年二氧化碳排放量QCO2=Qoil×Roil=2.951×106t/a

年二氧化碳回收量M1=QCO2×R1×η1=7.967×105t/a

回收液處理成本CF=PC×QD/(QC×ηc)=808 元/t

回收液年處理成本CR=CF×M1=6.437×108元/a

設(shè)備年折舊率rAI=[(1-r)/k]×100%=4.75%

設(shè)備年折舊費CAI=rAI×K=4.59×108元

設(shè)備年維護費COM=rOM×K=3%×9.6653×109元=2.90×108元

二氧化碳捕集年總成本COR=CAI+COM+CR=1.39×109元

二氧化碳年銷售收入TR1=P1×M1=3.98×108元

CAP 法(化肥廠)

回收液處理成本CF=PC×QD/(QC×η)=404 元/t

回收液年處理成本CR=CF×M2=4.04×107元/a

設(shè)備年折舊率rAI=[(1-r)/k]×100%=4.75%

設(shè)備年折舊費CAI=rAI×K=5.56×108元

設(shè)備年維護費COM=rOM×K=3.51×108元

二氧化碳捕集年總成本COR=CAI+COM+CR=9.48×108元

二氧化碳年銷售收入TR1=P1×M2=5×108元

下游分析：

對于下游EOR，通過Ecofys 公司的計算方法，得到

其中，Moil為油田增產(chǎn)原油量，OOIP 為油田儲量，ER 為提高的采收率，CF 為二氧化碳與原油的接觸系數(shù)。

Poil為原油價格，元／噸。

由上述論證過程分析可知，以目前的裝置技術(shù)上馬CCUS項目，在企業(yè)總體上有著不錯的經(jīng)濟效益，但是對于上游供氣企業(yè)來說，氣體捕集裝置運行維護成本較高，捕集成本較高，二氧化碳市場價格偏低，導(dǎo)致企業(yè)虧損。未來隨著技術(shù)發(fā)展，技術(shù)的經(jīng)濟效益會不斷凸顯。

4 CCUS技術(shù)的發(fā)展前景

CCUS 技術(shù)支持了我國的污染防治攻堅戰(zhàn)和減排承諾，為我國帶來了巨大的環(huán)境效益，支持了我國建設(shè)“環(huán)境友好型社會”的發(fā)展目標。同時也為我國能源利用提供了新的方式，有利于降低成本，提高經(jīng)濟效益和國際競爭力。

不可否認的是，目前二氧化碳的大規(guī)模捕集較為困難，且成本較高，提升了工業(yè)企業(yè)應(yīng)用CCUS 技術(shù)的門檻。二氧化碳的專用運輸管道還未系統(tǒng)建成投用，目前的運輸方式主要依靠罐車運輸，罐車運輸具有運輸靈活性高的優(yōu)勢，但單次運力小、連續(xù)性差，且運輸成本相較管輸較高。

在解決上述難題之后，CCUS 技術(shù)將會快速發(fā)展，為我國能源革命及經(jīng)濟發(fā)展提出了新的高效解決方式，進而促進我國經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展。