石化產業的CCUS 技術應用的效益分析

郭天寧(山西財經大學經濟學院，山東 淄博 030000)

1 CCUS(碳捕集、利用與封存)技術的發展現狀及意義

自2015年以來，隨著我國經濟轉型升級的速度加快，我國正努力擺脫過去以高能耗、高污染產業為主導的經濟發展模式。中國作為世界上最大的發展中國家，結合本國國情在CCS技術的基礎之上增加了Utilization(利用)的環節，在緩解二氧化碳排放壓力的同時，能夠對我國經濟高效低碳轉型做出貢獻，緩解經濟轉型過程中的下行壓力。

2 CCUS技術的應用

2.1 CO2的捕集技術

現階段，工業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為年設備折舊費(元)；COM為年設備運行維護費(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為年設備折舊率，rOM為年設備運行維護費率；K為設備總價值(元)。

2.2 CO2-EOR技術

CO2-EOR 技術將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。這一技術可以大幅提高原油的采收率和采收質量。

利用CO2驅油，來提高原油的采收率在石化產業中已經有多年的應用歷史，在原油開采領域屬于較為成熟的技術。CO2-EOR 技術的創新點在于利用工業廢氣中的CO2進行驅油，并將CO2封存于油層中。

近幾年來，國內外CO2-EOR 技術發展迅速。經過研究表明，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，同時滿足環境保護和油藏高效開發的雙重要求。

3 CCUS技術的經濟效益分析

3.1 企業分析

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 技術的應用的前景。

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生高濃度二氧化碳副產物，可通過廠內直供，直接用于化工生產。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升級改造，企業作為少有的擁有全套煉化工藝的單位也有著極大的發展潛力和前景。

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%，應用CO2-EOR 技術后，現階段油田綜合采收率的目標為30%，在CO2捕集和運輸技術更加成熟，可為原油開采提供穩定、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，相當于我國新發現一個6億噸規模的大型油田。

3.2 經濟效益分析

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

設備年折舊率rAI=[(1-r)/k]×100%=4.75%

設備年折舊費CAI=rAI×K=4.59×108元

設備年維護費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

設備年折舊率rAI=[(1-r)/k]×100%=4.75%

設備年折舊費CAI=rAI×K=5.56×108元

設備年維護費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。

Poil為原油價格，元／噸。

由上述論證過程分析可知，以目前的裝置技術上馬CCUS項目，在企業總體上有著不錯的經濟效益，但是對于上游供氣企業來說，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，導致企業虧損。未來隨著技術發展，技術的經濟效益會不斷凸顯。

4 CCUS技術的發展前景

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

不可否認的是，目前二氧化碳的大規模捕集較為困難，且成本較高，提升了工業企業應用CCUS 技術的門檻。二氧化碳的專用運輸管道還未系統建成投用，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勢，但單次運力小、連續性差，且運輸成本相較管輸較高。

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