引言：
2020年9月在第七十五届联合国大会一般性辩论会上，习近平总书记向世界宣布——中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这一承诺体现了中国在环境保护和应对气候变化问题上的大国担当。为了实现“碳达峰碳中和”，我国产业结构和生产生活方式将会发生重大转变，更多的企业将面临绿色低碳转型发展的重要历史时期。
摘要：
2021年7月，中国石化积极响应国家“碳达峰、碳中和”战略要求，践行央企担当，迅速启动齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS示范项目(二氧化碳捕集、利用和封存项目)。齐鲁石化作为大型炼化企业，立即展开行动，对企业内各装置进行碳盘查，启动了全国首套百万吨级二氧化碳捕集项目，该项目以齐鲁石化第二化肥厂煤制气装置高浓度CO2尾气为原料，采用了中压液化提纯工艺，生产纯度99%以上的液态二氧化碳，项目每年可捕集100万吨二氧化碳，通过汽车运输或管道输送，送往胜利油田进行驱油封存。
该项目于2021年10月26日正式开工建设，2022年1月29日建成中交，项目自开工建设到中交历时96天，创造了工程建设的奇迹，体现了齐鲁石化版的“中国速度”，体现了“双碳”大背景下的国企担当。2022年4月1日项目投料开车，4月3日打通全流程，产出合格二氧化碳产品，实现安全、环保、一次开车成功。装置投产后，每年可减排二氧化碳100万吨，相当于植树近900万棵、近60万辆经济型轿车停开1年，具有重要的环境效益。该项目的建成投产，不仅实现了二氧化碳捕集减排，降低了温室气体对环境的影响，同时还提高了油田采收率，具有重要的社会和经济效益，对企业低碳绿色转型发展具有重要指导意义。
关键词：CCUS，二氧化碳捕集，碳达峰碳中和
一、百万吨级二氧化碳捕集方案
为了建成全国首套百万吨级二氧化碳捕集示范项目，齐鲁石化对二氧化碳捕集技术进行了深入调研，从降低捕集能耗、绿色新技术应用、设备国产化等方面开展研究，最终形成了一套低能耗、设备国产化程度高、工艺自动化程度高的百万吨级二氧化碳捕集技术。
齐鲁石化百万吨级二氧化碳捕集项目建设规模为100万吨/年，建设内容为二氧化碳回收利用装置及配套的辅助生产设施，包括压缩单元、液化提纯单元、制冷单元。
本项目以煤气化装置二氧化碳尾气为原料，利用中压法液化提纯技术，主要流程分为压缩单元、液化提纯单元、制冷单元、罐区装车单元和公用工程单元。整个装置流程属于混合物的纯物理分离，不涉及化学反应和新物质生成，流程简单、投资少、占地面积少。
1. 压缩单元
本项目原料气量大、原料气压力低，选用离心式压缩机，采用蒸汽轮机驱动，全部为国产化设备。
图1 原料气压缩机
2. 液化提纯单元
液化提纯单元包括液化器、提纯塔等主要设备，装置内的设备、管线、仪表、阀门等设施集中布置在一个整体的框架平台内，采用模块化设计方案，高度集成，占地面积小，土地利用率高。
图2 液化提纯装置
3. 制冷单元
本项目采用丙烯制冷机组为气体CO2的冷凝液化提供必需的冷量。本项目处理规模大，采用汽轮机驱动的离心式制冷机组。
图3 丙烯制冷机组
4. 罐区
本项目建设2台4000m3球罐、8台装车泵和14台装车鹤管，能够满足产品产量要求，其中2台大容量的球罐采用了低温耐压设计工艺，设备制造水平达到了国内领先。
图4 罐区及装车单元
二、应用成效
目前，齐鲁石化百万吨级二氧化碳捕集示范项目运行稳定。截至2023年4月，已累计生产二氧化碳产品55.44万吨，送往胜利油田进行驱油和封存。二氧化碳捕集装置，各工艺参数运行正常，采用的国产大机组设备均满足要求，各项指标均符合设计标准。二氧化碳产品回收率约88%，达到了回收率≥85%设计要求，二氧化碳产品浓度99.4%以上，达到≥99%工业二氧化碳设计要求。
该项目投产后，成为国内最大的碳捕集装置，在同行业内起到了引领和示范作用，走在了国内CCUS行业的前列。齐鲁石化百万吨级二氧化碳捕集示范项目的成功建成，打通了百万吨级二氧化碳捕集全流程，形成了一套完整可靠的技术路线，具有完全自主知识产权的关键技术，积累了大量技术数据。同时，百万吨级二氧化碳捕集示范装置的建成投产，积累了丰富的工程建设经验，为石油石化企业绿色低碳、可持续发展提供了技术支撑，为打造低成本、低能耗、安全可靠的二氧化碳回收和资源化利用技术提供了可复制的典型案例，将促进二氧化碳在更广领域、更深层次的工业化利用。
三、典型经验
1.聚焦节能高效、绿色低碳的二氧化碳捕集技术路线
作为我国首套百万吨级的二氧化碳捕集项目，在国内缺少大规模二氧化碳高效低碳捕集的设计和运行经验，该项目提前调研国内碳捕集技术，比较论证相关工艺，从节能高效、绿色低碳的角度创新优化技术路线。
根据二氧化碳原料组成及用户的要求不同，常用的二氧化碳回收工艺技术主要有吸收法、变压吸收法、变压(变温)吸附法、液化提纯法、膜分离法等方法或是几种的不同组合。根据本项目原料气组成、产品质量要求、储存条件、运输条件等要求，并结合各种二氧化碳回收方法，项目团队进行深入研究、比较论证，采用数据模拟、成本核算等手段，最终确定本项目采用中压法液化提纯的方案路线，可获得99%以上纯度的液态二氧化碳产品。该技术方案工艺路线短、耗能低、投资省。
2.创新“节能技术+二氧化碳中压液化提纯技术”的工艺流程。
该项目将绿色、低碳的理念融入到项目设计、施工和运营全流程，采用大量新型绿色节能技术，设置多套能量回收系统，回收系统余热、余压，提高了二氧化碳捕集装置能量利用效率。
3.研究探索碳捕集设备的国产化替代方案，大大降低项目投资成本，为下一步CCUS全产业链的设备国产化奠定坚实的基础。
该项目将设备国产化作为重要攻关目标之一，调研了国内外主要设备供应商基本情况，对设备运行的可靠性、设备运行维护成本、投资成本、供货周期等进行分析，并结合项目实际情况，最终该项目实现全部设备的国产化，为国内碳捕集装置的设备国产化提供了重要的借鉴。
4.装置模块化、数字化设计建设。
设计过程中将主要设备和系统采用模块化建造技术，将设备、阀门组、部分管道组成撬块，撬块间采用管道法兰连接，到厂后直接进行模块安装，减少现场施工大量的焊接作业， 大幅减少现场安装工作量，提高工程质量和工程效率。设计初期建立了装置三维立体模型，应用于管道设计、设备布置，通过模型精确定位设备管道位置，使撬块安装更贴合现场实际，减少大量的施工变更和设计变更，提高施工效率。
研究CCUS碳捕集装置模块化、数字化设计方案，并应用于设备制造和项目建设的全过程，提高了施工效率，大大缩短了项目建设周期，仅用96天实现了高标准高质量中交，创造了工程建设的奇迹。
五、思考题
作为国内首套百万吨级二氧化碳捕集装置，填补了国内百万吨级碳捕集装置的空白，装置流程合理、能耗先进、国产化率100%、运行可靠，便于复制可大规模推广，整体技术水平达到国际先进水平。该项目投产后，成为国内最大的碳捕集装置，在同行业内起到了引领和示范作用，走在了国内CCUS产业的前列。
2022年项目投产以来，受到国内能源价格升高的影响，二氧化碳捕集成本增加，造成项目处于亏损边缘，急需国家出台政策支持碳捕集项目和CCUS全产业链。针对目前CCUS的实际情况，2023年3月“两会”期间，全国政协委员、中国石油化工集团有限公司董事长、党组书记马永生建议：“重启并打造全国统一的自愿减排(CCER)市场，研究并发布CCUS方法学，推动CCUS项目尽快纳入我国自愿减排机制，更好助力“双碳”目标实现。”通过建立CCUS碳减排方法学，实现CCUS项目碳减排的可量化、可核查，有利于将CCUS纳入碳交易市场，或申请国家政策支持，更好的推进CCUS产业的发展。