[44]內(nèi)蒙古鄂爾多斯市≥95%煤制氣尾氣處理CO?捕集-液化-注入地下咸水層由表5.4可知，目前國內(nèi)外CCUS工程碳捕集效率通常在85~95%以內(nèi)。表5.5本項(xiàng)目效率一覽項(xiàng)目名稱捕集效率應(yīng)用場景備注某油氣田碳捕集、封存和利用技術(shù)助力CO?減排的碳捕集工藝設(shè)計92.0%中小型油氣田使用“吸附－吸收”耦合法因此，本設(shè)計總體CO2的捕集效率為92.0%，屬于85%~95%范圍內(nèi)，符合一般標(biāo)準(zhǔn)。本章小結(jié)本項(xiàng)目運(yùn)用“吸附－吸收”耦合工藝來對煙氣里的CO?展開高效捕集工作，其中吸附塔設(shè)置兩座流化床吸附塔，塔徑是2.5?m，整體高度為7.5?m，設(shè)置對飽和吸附劑進(jìn)行加熱解吸的再生塔兩座，其塔徑為3.5?m，總高度是7.0?m，所匹配的加熱功率為650.83?kW；設(shè)在二級捕集系統(tǒng)中，填料塔吸收塔塔徑3.5m，總高度5.1m，填料塔的總高度是10.5m，填料塔配備的兩臺混胺儲罐的直徑為6.0m，長度8m，滿足單臺200m3儲量要求，鼓泡式結(jié)的解吸塔，總高度為11.0m，處理富液的流量是107.14m3/，。以此實(shí)現(xiàn)胺液再生以及CO?濃縮輸出。這些構(gòu)筑物協(xié)同運(yùn)行，構(gòu)成一個完整的CO?捕集系統(tǒng)。

平面布置及高程布置平面布置平面布置原則為了保證碳捕集工藝系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，平面布置應(yīng)遵循以下基本原則：（1）工藝流程順暢設(shè)備及構(gòu)筑物按照氣體處理流程順序合理排列，從尾氣進(jìn)氣口依次布置預(yù)處理單元、吸附塔、吸收塔、再生系統(tǒng)及壓縮系統(tǒng)，減少氣體輸送路徑與壓力損失。（2）功能分區(qū)明確將吸附再生區(qū)、吸收解吸區(qū)、液化區(qū)進(jìn)行合理分區(qū)，互不干擾，便于運(yùn)行管理與維護(hù)檢修。同時，輔助設(shè)施如控制室、管廊等應(yīng)靠近主體設(shè)備，便于集中監(jiān)控。（3）安全防護(hù)合理高壓設(shè)備與其他工藝單元之間應(yīng)保持足夠安全間距；布置安全泄壓閥、排空管及應(yīng)急通道，滿足相關(guān)防爆防火規(guī)范（如GB50183-2015）。（4）節(jié)約用地，便于擴(kuò)展盡量壓縮設(shè)備占地面積，合理安排道路與管線通道，并在場地預(yù)留二期擴(kuò)容接口，便于未來系統(tǒng)擴(kuò)展或改造。平面布置方案本項(xiàng)目采用“吸附–吸收”耦合工藝，各主要構(gòu)筑物按流程順序依次布置，結(jié)合運(yùn)行安全、設(shè)備操作、物流運(yùn)輸和維護(hù)管理要求，將廠區(qū)劃分為六個功能區(qū)：吸附再生區(qū)、預(yù)處理區(qū)、吸收解吸區(qū)、液化車間、儲運(yùn)區(qū)、和辦公區(qū)。平面布置圖圖6.1平面布置圖高程布置高程布置原則本項(xiàng)目高程布置遵循“工藝優(yōu)先、重力自流、操作便捷、安全檢修”原則，結(jié)合氣體與液體流程特點(diǎn)，將各構(gòu)筑物按功能區(qū)分層設(shè)置，確保：（1）物流順暢：氣體由低向高流動，液體利用重力回流，減少泵耗；（2）結(jié)構(gòu)合理：各塔體設(shè)置合理層級操作平臺，便于觀察、維護(hù)；（3）接口清晰：各系統(tǒng)間管道連接自然順暢，避免高差干擾；（4）安全規(guī)范：高溫、高壓區(qū)域平臺避讓明顯，平臺設(shè)欄桿與逃生梯。高程布置方案本項(xiàng)目當(dāng)中各個構(gòu)筑物依照工藝流程的先后順序逐個布置在廠區(qū)的主軸線上，其基礎(chǔ)高程全都統(tǒng)一設(shè)定為±0.000，吸附塔以及再生塔處在系統(tǒng)的前段位置，它們的高度分別是7.5m與7.0m，在塔體的中部位置設(shè)有顆粒循環(huán)接口，頂部則是尾氣出口，吸收塔被安置在流程的中部，總體高度大概是10.50m，頂部有除沫器，底部是煙氣入口和富液出口，解吸塔高度大約為11.0m，整體的高程布置遵循氣體上升、液體下流的流向規(guī)律，各個接口的標(biāo)高設(shè)置得比較合理，平臺層級清晰明確，兼顧了運(yùn)行效率、操作安全以及檢修便利等方面。高程布置圖圖6.2高程布置圖

經(jīng)濟(jì)分析本項(xiàng)目運(yùn)用“吸附－吸收”耦合工藝，針對某中小型油氣田所排放的CO?展開集中捕集以及后續(xù)資源化利用與封存工作，要評估該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)合理性，需從投資成本、運(yùn)行成本以及效益這三個方面給予簡要分析。投資成本估算項(xiàng)目固定資產(chǎn)投資主要包括吸附塔、吸收塔、解吸塔、混胺儲罐、及自動化系統(tǒng)。基于油氣田已有預(yù)處理系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施，具體投資明細(xì)如下：表7.1投資成本估算裝置估算依據(jù)年費(fèi)用（萬元）吸附裝置13X分子篩吸附塔及再生單元110吸收系統(tǒng)填料塔4.5m+循環(huán)泵135解吸系統(tǒng)解吸塔、再沸器、冷凝器150混胺儲罐2臺，經(jīng)濟(jì)型120控制與儀表系統(tǒng)PLC控制與在線監(jiān)測50輔助建設(shè)管道及保溫等30安裝與調(diào)試設(shè)備安裝與系統(tǒng)調(diào)試120合計715運(yùn)行成本分析項(xiàng)目運(yùn)行過程中的主要成本包括：吸附劑（13X分子篩）與胺液（混胺）定期補(bǔ)充；加熱再生系統(tǒng)的蒸汽能耗；循環(huán)泵、風(fēng)機(jī)、儀表控制等設(shè)備電耗；人員運(yùn)維與日常檢修費(fèi)用：熱能費(fèi)用根據(jù)能耗為3.6GJ/tCO?，屬于中小型CCUS工程一般范圍值內(nèi)，根據(jù)據(jù)中小CCUS工程經(jīng)驗(yàn)值，按，600萬元/年計算。吸附劑及吸收劑，根據(jù)中小CCUS工程經(jīng)驗(yàn)值，按200萬/年計算。設(shè)備維護(hù)及人工（泵、風(fēng)機(jī)、電耗及備件維護(hù)）：50萬元/年合計年運(yùn)行成本約為850萬元。效益分析該項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)的CO?捕集效率為93.6%，約為9.36萬噸，結(jié)合驅(qū)油或者封存這樣的利用方式，依據(jù)碳市場價格以及原油增產(chǎn)價值估算，每噸CO?可獲取的碳減排收益或者資源利用價值預(yù)計在150～300元/噸（根據(jù)碳市場價格及原油增產(chǎn)價值估算）。按最低估值150元/噸計，每年的收益可超過1400萬元。投資回收期分析凈現(xiàn)金流：（7.1）由此，靜態(tài)投資回收期為：（7.2）綜上所述，結(jié)合碳交易與驅(qū)油效益，項(xiàng)目投資回收期約1.3年，具備良好經(jīng)濟(jì)性和推廣價值。本項(xiàng)目有一定的經(jīng)濟(jì)可行性與投資價值，適宜當(dāng)作油氣田綠色轉(zhuǎn)型過程里的關(guān)鍵技術(shù)路徑去推廣應(yīng)用。

結(jié)論本課題聚焦于典型中小型油氣田CO?排放的實(shí)際狀況，結(jié)合當(dāng)下已有的預(yù)處理設(shè)施條件，著手進(jìn)行基于“吸附－吸收”工藝路線的CCUS系統(tǒng)設(shè)計工作，經(jīng)過對系統(tǒng)的詳細(xì)分析以及不同工藝的比較篩選，確定了各個單元的流程結(jié)構(gòu)以及技術(shù)參數(shù)，構(gòu)建起了碳捕集-利用-封存一體化的工程方案。主要得出以下結(jié)論：（1）基于氣體預(yù)處理的條件，設(shè)計采用流化床吸附塔和填料式吸收塔協(xié)同運(yùn)行的方式，以此實(shí)現(xiàn)對CO?的階段性脫除以及高效捕集，吸附段設(shè)置了兩座吸附塔，每一座吸附塔處理的煙氣流量為6.58?m3/s；吸收段的處理流量為13.15?m3/s，其總體CO2捕集效率約為92.0%。（2）吸附段所選用的吸附劑為13X分子篩，該吸附劑有良好的選擇性，同時還擁有可再生的特性，能夠捕集CO?20%；吸收段采用的是MDEA-MEA混合胺液，這種混合胺液可兼顧吸收速率以及解吸階段的再生能耗，可適應(yīng)本項(xiàng)目中溫、高氣量的工況要求，能夠捕集CO?20%。（3）關(guān)鍵構(gòu)筑物包含吸附塔、再生塔、吸收塔、混胺儲罐以及解吸塔，針對這些構(gòu)筑物分別開展了結(jié)構(gòu)尺寸、高程布置以及操作條件的設(shè)計工作，依靠這些設(shè)計，可保障氣體流動、液體循環(huán)以及再生排放過程順利且安全，方便工程的實(shí)施以及后期的運(yùn)行管理。（4）在CO?利用與封存領(lǐng)域，項(xiàng)目將油氣田驅(qū)油利用以及枯竭油氣藏封存選定為主導(dǎo)路徑，其有較為良好的技術(shù)成熟程度與經(jīng)濟(jì)可行性，可同時兼顧資源回收以及減排目標(biāo)。（5）對項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析可以發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)下碳減排政策的積極推動以及碳交易機(jī)制的有力支持這一背景下，該系統(tǒng)有著不錯的經(jīng)濟(jì)回報，同時還有示范推廣的價值，它屬于油氣田達(dá)成綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵工程路徑里的其中一條。總體來看，本項(xiàng)目設(shè)計方案有工藝合理、參數(shù)完整、路徑清晰、運(yùn)行可行等特性，這些特性為后續(xù)中試放大以及工程應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)，同時也為其他類似油氣田開展CCUS項(xiàng)目提供了可參考的設(shè)計范式。

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