CO2驱油技术的产业链评估及挑战分析

CO2驱油（CO2−EOR）技术主要是将CO2从工业或能源生产相关气源中分离出来，输送到适宜油田，用于增采石油，同时封存CO2的技术集合。目前在国内煤化工领域应用CO2−EOR 并不多见。宋倩倩等人从经济视角研究了炼油厂CO2−EOR 产业链可行性，得出高昂的碳捕集费用成为炼油厂碳减排的主要障碍，受当前技术所限，短期内回收成本很难有大幅下降。吕广忠等针对燃煤电厂CO2捕集和提高采收率技术开展研究，实践表明，开发的高效CO2捕集溶剂及工艺比传统单乙醇胺（MEA）工艺捕集成本降低35%。

本研究构建了CTO−CO2−EOR 产业链，以煤制烯烃工厂低温甲醇洗单元CO2作为CO2−EOR 气源。根据表3可知，低温甲醇洗单元年CO2排放量约为371.5 万吨，工艺自带CO2提纯塔，可将CO2浓度提纯至99.9%以上经过压缩管道输送至油田区块。

CTO 生产过程将消耗大量能源。能源效率是评价能源利用状况的指标，将工艺产出产品的能量与所有进料的总能量比值定义为能源效率，用物流的低位热值作为能量的衡量基准。能效与减排效果评价采用能效评价模型如式（7）至式（10）所示。

其中，E0表示工艺主产物和副产物的能量；Ei表示所有输入系统的能量，Es代表该区域内能效计算基准，此处取值为96.5 千瓦时/吨原油；PCO2−oil为通过CO2−EOR 工艺采出的原油量，吨；ECO2−EOR为CO2−EOR 工艺过程电力输入，千瓦时。本文所涉及的燃料、物料低位热值或燃烧热如表4所示。

表4　主要燃料低位热值或燃烧热(www.xing528.com)

CTO 工厂年物耗能耗及产品数据如表5所示。

表5　CTO 原料消耗及产品产出详情

CO2−EOR 综合减排量以式（9）至式（10）计算：

式中，ECO2−EOR为CO2−EOR 产业链CO2排放量，E能耗为CO2−EOR 过程能耗导致的排放，CCO2利用为CO2利用量，CR综合为产业链综合减排量，定义为与传统原油采出方式相比，CO2−EOR 过程综合替代减排量，E传为传统采油过程CO2排放量，根据相关文献值可知，油田原油开采能源消耗强度介于96.5～116 千瓦时/吨原油不等，其中E传按照96.5 千瓦时/吨原油折算CO2排放。对于中国CO2−EOR 工艺而言，常规油藏三次采油换油率通常0.1～0.7，本研究基础值设定保守值为0.2，即每注入1 吨的CO2，原油采出量为0.2 吨。并以CO2捕集率为70%情景为例，对CO2−EOR 产业链减排效益进行评价。根据式（7）和式（8）计算可得CTO 工艺总体综合能效为46.9%，该油田区块内CO2−EOR 工艺与传统采油工艺相比能源效率为18.5%，CO2−EOR 产业链的加入使得总能耗升高了9.47×1011千焦，总能量输出增加了1.75×1011千焦，综合考虑CTO−CO2−EOR 产业链整体能效值为46.6%，虽两单独工艺能效值相差较大，但由于CO2−EOR 能耗值与整个CTO 工艺能耗值相比较小，因此对于整个产业链的能效影响较小，整体能耗值仅下降了0.3 个百分点；CO2−EOR 产业链CO2排放强度为−4 556.3 千克CO2/吨oil，综合减排强度为4 638.4 千克CO2/吨oil，即每产出1 吨原油，综合减少CO2排放量为4.6384 吨，产业链CO2总减排量达233.78 万吨，减排潜力巨大。