石化产业的CCUS 技术应用的效益分析

郭天宁(山西财经大学经济学院，山东 淄博 030000)

1 CCUS(碳捕集、利用与封存)技术的发展现状及意义

自2015年以来，随着我国经济转型升级的速度加快，我国正努力摆脱过去以高能耗、高污染产业为主导的经济发展模式。中国作为世界上最大的发展中国家，结合本国国情在CCS技术的基础之上增加了Utilization(利用)的环节，在缓解二氧化碳排放压力的同时，能够对我国经济高效低碳转型做出贡献，缓解经济转型过程中的下行压力。

2 CCUS技术的应用

2.1 CO2的捕集技术

现阶段，工业脱碳捕集方法主要集中在单乙醇胺(MEA)法和冷冻氨(CAP)法。

两种脱碳工艺的成本分析可通过以下方法核算：

式中：COR 为年分离总成本(元)；CAI为年设备折旧费(元)；COM为年设备运行维护费(元)；CR为年再生液成本(元)。

式中：CF为燃料费(元)；QD为再生液能耗量(GJ/(tCO2))；QC为燃料产能量(GJ/t)；PC为燃料价格(元)；M 为二氧化碳分离量(吨)；η 为热效率。默认燃料为煤炭。

式中：rAI为年设备折旧率，rOM为年设备运行维护费率；K为设备总价值(元)。

2.2 CO2-EOR技术

CO2-EOR 技术将CO2注入油层，利用其膨胀原油体积、降低原油粘度及萃取、气化原油的特性提高原油采收率。这一技术可以大幅提高原油的采收率和采收质量。

利用CO2驱油，来提高原油的采收率在石化产业中已经有多年的应用历史，在原油开采领域属于较为成熟的技术。CO2-EOR 技术的创新点在于利用工业废气中的CO2进行驱油，并将CO2封存于油层中。

近几年来，国内外CO2-EOR 技术发展迅速。经过研究表明，将CO2注入油层，不但可以大幅提高原油的采收率，而且还可以对二氧化碳进行封存，达到二氧化碳减排的目的，同时满足环境保护和油藏高效开发的双重要求。

3 CCUS技术的经济效益分析

3.1 企业分析

本文分析从中国石化下属炼化公司齐鲁石化和胜利油田公司着手，论证CCUS 技术的应用的前景。

对于齐鲁石化，其下属胜利炼油厂拥有全套常减压蒸馏装置、加氢裂化装置、催化裂化装置和催化重整装置，烯烃厂拥有乙烯裂解装置，第二化肥厂拥有合成氨装置。

其中，第二化肥厂合成氨装置产生高浓度二氧化碳副产物，可通过厂内直供，直接用于化工生产。其他裂解气、烟道气必须通过废气处理装置进行处理，达标排放。因而，齐鲁石化有着较大的碳排放压力，同时如果能够进行合理技术升级改造，企业作为少有的拥有全套炼化工艺的单位也有着极大的发展潜力和前景。

胜利油田开采原油为稠油，这类油品API 度高、流动性差，因而从油层流入井筒，或从井筒举升到地面都非常困难，开采难度大。

目前石油开采的平均采收率为27%，应用CO2-EOR 技术后，现阶段油田综合采收率的目标为30%，在CO2捕集和运输技术更加成熟，可为原油开采提供稳定、充足的CO2后，油田采收率可达到40%。未来通过CO2-EOR 采收，我国原油的综合采收率将得到大幅提高，每提高1%的综合采收率，相当于我国新发现一个6亿吨规模的大型油田。

3.2 经济效益分析

由2.1 知：

上游分析：

MEA 法(炼油厂)

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

回收液处理成本CF=PC×QD/(QC×ηc)=808 元/t

回收液年处理成本CR=CF×M1=6.437×108元/a

设备年折旧率rAI=[(1-r)/k]×100%=4.75%

设备年折旧费CAI=rAI×K=4.59×108元

设备年维护费COM=rOM×K=3%×9.6653×109元=2.90×108元

二氧化碳捕集年总成本COR=CAI+COM+CR=1.39×109元

二氧化碳年销售收入TR1=P1×M1=3.98×108元

CAP 法(化肥厂)

回收液处理成本CF=PC×QD/(QC×η)=404 元/t

回收液年处理成本CR=CF×M2=4.04×107元/a

设备年折旧率rAI=[(1-r)/k]×100%=4.75%

设备年折旧费CAI=rAI×K=5.56×108元

设备年维护费COM=rOM×K=3.51×108元

二氧化碳捕集年总成本COR=CAI+COM+CR=9.48×108元

二氧化碳年销售收入TR1=P1×M2=5×108元

下游分析：

对于下游EOR，通过Ecofys 公司的计算方法，得到

其中，Moil为油田增产原油量，OOIP 为油田储量，ER 为提高的采收率，CF 为二氧化碳与原油的接触系数。

Poil为原油价格，元／吨。

由上述论证过程分析可知，以目前的装置技术上马CCUS项目，在企业总体上有着不错的经济效益，但是对于上游供气企业来说，气体捕集装置运行维护成本较高，捕集成本较高，二氧化碳市场价格偏低，导致企业亏损。未来随着技术发展，技术的经济效益会不断凸显。

4 CCUS技术的发展前景

CCUS 技术支持了我国的污染防治攻坚战和减排承诺，为我国带来了巨大的环境效益，支持了我国建设“环境友好型社会”的发展目标。同时也为我国能源利用提供了新的方式，有利于降低成本，提高经济效益和国际竞争力。

不可否认的是，目前二氧化碳的大规模捕集较为困难，且成本较高，提升了工业企业应用CCUS 技术的门槛。二氧化碳的专用运输管道还未系统建成投用，目前的运输方式主要依靠罐车运输，罐车运输具有运输灵活性高的优势，但单次运力小、连续性差，且运输成本相较管输较高。

在解决上述难题之后，CCUS 技术将会快速发展，为我国能源革命及经济发展提出了新的高效解决方式，进而促进我国经济持续健康发展。