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1、锅炉烟气锅炉烟气COCO2 2捕集及制氮项目捕集及制氮项目汇报人:傅瑞生东营港经济开发区管委会东营港经济开发区管委会目录目录一、项目背景与意义一、项目背景与意义二、国内外技术现状二、国内外技术现状三、三、化工化工园区及典型园区及典型CCUSCCUS项目概况项目概况四、项目技术方案四、项目技术方案五、市场概况五、市场概况六、下一步发展建议六、下一步发展建议一、项目背景与意义一、项目背景与意义 2016年年4月月22日日,巴黎协定巴黎协定的签署,标志着人类已经全面开始着手解决气候急剧变化的问题;的签署,标志着人类已经全面开始着手解决气候急剧变化的问题;2020年年9月月22日,国家主席习近平在第七
2、十五届联合国大会一般性辩论上表示,中国二氧化碳的碳日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上表示,中国二氧化碳的碳排放力争于排放力争于2030年前达到峰值,并努力争取到年前达到峰值,并努力争取到2060年前实现年前实现“碳中和碳中和”。这体现了我国负责任大。这体现了我国负责任大国担当,也为我国人民向往的美好生活做出了具体的目标规划。国担当,也为我国人民向往的美好生活做出了具体的目标规划。一、项目背景与意义一、项目背景与意义 碳捕集(碳捕集(Carbon Capture)、利用()、利用(Utilization)与封存()与封存(Storage)(简称)(简称“CCUS”),),是一项
3、将企业生产过程中产生的是一项将企业生产过程中产生的CO2收集、储存并推动资源化利用的技术,是国际公认的收集、储存并推动资源化利用的技术,是国际公认的能够实现化石能源大规模直接减排和低碳利用的技术,对碳中和具有能够实现化石能源大规模直接减排和低碳利用的技术,对碳中和具有“兜底兜底”作用。作用。一、项目背景与意义一、项目背景与意义电力电力发酵发酵石灰石灰/镁镁合成氨合成氨钢铁钢铁/水泥水泥/玻璃玻璃化学品化学品煤化工煤化工炼化炼化 我国我国总总CO2排放量占世界排放量占世界的的27%,我国碳排放来源我国碳排放来源,按行业分,按行业分占比分别为:占比分别为:火电火电占比占比45%;重、化工占比;重、
4、化工占比35%;交通运输占比;交通运输占比1.5%以及其他占比以及其他占比5%。目录目录一、项目背景与意义一、项目背景与意义二、国内外技术现状二、国内外技术现状三三、化工园区及典型化工园区及典型CCUSCCUS项目概况项目概况四、项目技术方案四、项目技术方案五、市场概况五、市场概况六、下一步发展建议六、下一步发展建议二、国内外技术现状二、国内外技术现状方法方法物理吸附法物理吸附法物理吸收法物理吸收法化学吸附法化学吸附法膜分离法膜分离法化学溶剂法化学溶剂法二、国内外技术现状二、国内外技术现状国内外现有很多国内外现有很多电厂电厂建成建成碳碳捕集捕集项目,项目,但目前未见有进行但目前未见有进行碳氮碳
5、氮联产的项目。联产的项目。序号序号项目名称项目名称规模(万吨规模(万吨/年)年)建设时间(年)建设时间(年)捕集方法捕集方法建设地点建设地点项目状态项目状态1石洞口电厂碳捕集项目102007MEA胺法中国,上海建成2胜利油田碳捕集项目32013MEA胺法中国,东营建成3广东CCUS中心碳捕集示范项目12017胺法中国,海丰建成4加拿大边界大坝碳捕集项目1002013胺法加拿大,里贾纳建成5美国WA Parish火电站碳捕集项目1402017胺法美国得克萨斯州建成6榆林国华电厂烟气碳捕集项目152017胺法中国,榆林在建目录目录一、项目背景与意义一、项目背景与意义二、国内外技术状况二、国内外技术
6、状况三三、化工园区及典型化工园区及典型CCUSCCUS项目概况项目概况四、项目技术方案四、项目技术方案五、市场概况五、市场概况六、下一步发展建议六、下一步发展建议三、化工三、化工园区及典型园区及典型CCUSCCUS项目概况项目概况 东营港经济东营港经济开发区开发区锅炉锅炉烟气烟气COCO2 2捕集及制氮项目捕集及制氮项目三、化工园区典型三、化工园区典型CCUSCCUS项目概况项目概况项目所在地项目所在地东营港经济开发区东营港经济开发区 东营港经济开发区位于山东省东营市,是东营港经济开发区位于山东省东营市,是20062006年年4 4月经山东省政府批准设立的省级经济开发区,是月经山东省政府批准设
7、立的省级经济开发区,是鲁北高端石化产业基地发展规(鲁北高端石化产业基地发展规(-2025年)东营炼化一体化区的核心园区。年)东营炼化一体化区的核心园区。20222022年,实现规模年,实现规模以上工业产值以上工业产值18121812亿元,工业增加值、固定资产投资均保持亿元,工业增加值、固定资产投资均保持20%20%以上增速;实现进出口总额以上增速;实现进出口总额731.7731.7亿元。亿元。先后被授予先后被授予“中国石油化工(东营港)产业区中国石油化工(东营港)产业区”、“全国绿色工业园区全国绿色工业园区”、“全国绿色化工园区全国绿色化工园区”、首批首批“山东化工行
8、业示范园区山东化工行业示范园区”称号。称号。东营港经济开发区现有东营港经济开发区现有4949家规上石油化工企业,家规上石油化工企业,20222022年综合能源消费量合计年综合能源消费量合计298298万吨标准煤,碳减排万吨标准煤,碳减排任务重、空间大。基于此,开发区出台绿色低碳技术推广行动方案,设立任务重、空间大。基于此,开发区出台绿色低碳技术推广行动方案,设立20002000万元专项奖补资金,万元专项奖补资金,并分期分批推动该项技术在园区的炼化、化工企业试点应用并分期分批推动该项技术在园区的炼化、化工企业试点应用。三、化工园区典型三、化工园区典型CCUSCCUS项目概况项目概况 东东营市港城
9、热力营市港城热力有限公司现有有限公司现有7 7台煤粉锅炉和台煤粉锅炉和5 5台背压式汽轮发电机,是东营港经济开发台背压式汽轮发电机,是东营港经济开发区唯一供热单位,承担着为化工园区各企业提供工业用蒸汽的任务。区唯一供热单位,承担着为化工园区各企业提供工业用蒸汽的任务。20192019年年,公司,公司与大连理与大连理工大学合作,工大学合作,投资投资90009000余万元建设余万元建设了锅炉烟气了锅炉烟气COCO2 2捕集及制氮项目,该项目是以燃煤锅炉烟气捕集及制氮项目,该项目是以燃煤锅炉烟气为原料气,采用变压吸附与气体精提纯耦合技术实现对烟气的综合利用。为原料气,采用变压吸附与气体精提纯耦合技术
10、实现对烟气的综合利用。项目概况项目概况三、化工园区典型三、化工园区典型CCUSCCUS项目概况项目概况 该项目可产出两种工业产品,一种为纯度该项目可产出两种工业产品,一种为纯度99.5%99.5%的工业级液态二氧化碳的工业级液态二氧化碳;一种为纯度;一种为纯度99.9%99.9%的高纯氮气。的高纯氮气。产品产品二氧化碳二氧化碳供供给给胜利油田胜利油田作为二次采油的驱油剂,产品作为二次采油的驱油剂,产品氮气供应开氮气供应开发区工业企业,实现了蒸汽及公共气体一体供应的公共服务,对东营港经济开发区发展绿色发区工业企业,实现了蒸汽及公共气体一体供应的公共服务,对东营港经济开发区发展绿色循环经济有重要意
11、义。循环经济有重要意义。三、化工园区典型三、化工园区典型CCUSCCUS项目概况项目概况 该技术现已申请专利该技术现已申请专利3 3篇,实用新型两项:一种燃煤锅炉二氧化碳压缩提纯系统(专利号篇,实用新型两项:一种燃煤锅炉二氧化碳压缩提纯系统(专利号201921310729.3201921310729.3)、一种燃煤电厂锅炉烟气同步回收二氧化碳及氮气的系统(专利号)、一种燃煤电厂锅炉烟气同步回收二氧化碳及氮气的系统(专利号201921310746.7201921310746.7),已获得授权;发明专利一项,正在受理中,为一种燃煤电厂锅炉烟气同),已获得授权;发明专利一项,正在受理中,为一种燃煤电
12、厂锅炉烟气同步回收二氧化碳及氮气的系统(申请号步回收二氧化碳及氮气的系统(申请号201910746695.0201910746695.0)。)。目录目录一、项目背景与意义一、项目背景与意义二、国内外技术状况二、国内外技术状况三三、化工园区及典型化工园区及典型CCUSCCUS项目概况项目概况四、项目技术方案四、项目技术方案五、市场概况五、市场概况六、下一步发展建议六、下一步发展建议四、四、项目技术方案项目技术方案烟气组分烟气组分 通过对热力公司锅炉脱硫后净烟气组分的检测通过对热力公司锅炉脱硫后净烟气组分的检测可得烟气中二氧化碳占比可得烟气中二氧化碳占比13%13%,氮气占比,氮气占比7979%。
13、燃燃煤锅炉烟气中的气体组分:主要由二氧化碳、煤锅炉烟气中的气体组分:主要由二氧化碳、氮气、氧气、水、微量二氧化硫、少量氮氧化物和氮气、氧气、水、微量二氧化硫、少量氮氧化物和含氯气体以及少量的重金属如汞砷等杂质。含氯气体以及少量的重金属如汞砷等杂质。四、项目技术方案四、项目技术方案烟气预处理热量回收气液分离压缩烟气烟气碳氮分离N2/O2混合气CO2/N2/O2混合气液体液体CO2产品产品高纯高纯N2产品产品N2提纯单元CO2提纯及精制技术路线技术路线四、项目技术方案四、项目技术方案烟气预处理烟气预处理 烟气预处理:烟气预处理:锅炉净烟道的烟气在锅炉净烟道的烟气在烟气引风机的作用下,经过第一冷却器
14、烟气引风机的作用下,经过第一冷却器和第一分水罐,将烟气中的大部分水被和第一分水罐,将烟气中的大部分水被分离出来,并排至现有脱硫塔地坑系统分离出来,并排至现有脱硫塔地坑系统内,作为脱硫塔系统补水的一部分,实内,作为脱硫塔系统补水的一部分,实现了对净烟气水分的回收。预处理后的现了对净烟气水分的回收。预处理后的烟气由引风机送至烟气离心压缩机,经烟气由引风机送至烟气离心压缩机,经烟气离心压缩机加压至一定压力后,送烟气离心压缩机加压至一定压力后,送入碳氮分离变压吸附装置。入碳氮分离变压吸附装置。四、项目技术方案四、项目技术方案碳氮分离与氮气提纯碳氮分离与氮气提纯 碳氮分离(碳氮分离(PSA1段):段):
15、预处理后的烟气进入碳氮分离装预处理后的烟气进入碳氮分离装置,置,利用不同气体分子在吸附剂上的吸附量差异,将气体中利用不同气体分子在吸附剂上的吸附量差异,将气体中的的N2和和CO2进行有效进行有效分离。二氧化碳分离。二氧化碳被吸附,被吸附,未被吸附的粗氮未被吸附的粗氮气进入氮气提纯装置。气进入氮气提纯装置。氮气提纯:氮气提纯:由碳氮分离装置顶部由碳氮分离装置顶部排出的排出的粗氮气通过一级粗氮气通过一级过滤器、制冷干燥机、除尘分离器过滤器、制冷干燥机、除尘分离器将其中将其中的杂质、水分分离的杂质、水分分离后,进入碳分子筛吸附塔,后,进入碳分子筛吸附塔,利用利用N2和和O2在分子筛材料上的扩在分子筛
16、材料上的扩散速率不同,将散速率不同,将O2从从N2里面分离出去,获得纯度里面分离出去,获得纯度99.9%的产的产品氮气。品氮气。四、项目技术方案四、项目技术方案吸附碳捕集吸附碳捕集 吸附碳吸附碳捕集(捕集(PSA2PSA2段):段):碳氮分离装置(碳氮分离装置(PSA1PSA1段段)解)解析的析的富二氧化碳加压后进入吸附碳捕集装置富二氧化碳加压后进入吸附碳捕集装置(PSA2PSA2段)段)。在碳捕集装置中吸附剂作用,二氧化碳被吸附,未被吸附在碳捕集装置中吸附剂作用,二氧化碳被吸附,未被吸附的其他气体的其他气体从顶部从顶部排出至锅炉脱硫塔系统排出至锅炉脱硫塔系统,实现对废气的实现对废气的回收。通
17、过碳回收。通过碳捕集捕集装置装置(PSA2PSA2段)段)可可获得到纯度获得到纯度95%95%以上的以上的二氧化碳气体。二氧化碳气体。四、项目技术方案四、项目技术方案二氧化碳精制二氧化碳精制 二氧化碳精制装置二氧化碳精制装置:碳捕集装置(碳捕集装置(PSA2PSA2段段)产出的)产出的二氧化碳(纯度二氧化碳(纯度95%95%)通过第二冷却器、压缩机)通过第二冷却器、压缩机压缩压缩后再后再依次依次经脱硫床、经脱硫床、干燥器、多级干燥器、多级换热器冷却液化后进入精换热器冷却液化后进入精馏塔,利用低温在液体状态下对馏塔,利用低温在液体状态下对CO2CO2进行精馏将沸点比进行精馏将沸点比CO2CO2低
18、的气体杂质分离低的气体杂质分离,最终得到纯度,最终得到纯度大于大于99.5%99.5%的液态的液态二氧化碳二氧化碳,贮存,贮存至二氧化碳储罐内。至二氧化碳储罐内。目录目录一、项目背景与意义一、项目背景与意义二、国内外技术状况二、国内外技术状况三三、化工园区及典型化工园区及典型CCUSCCUS项目概况项目概况四、项目技术方案四、项目技术方案五、市场概况五、市场概况六、下一步发展建议六、下一步发展建议五、市场概况五、市场概况液态液态的的二氧化碳售价可按照市场价格进行二氧化碳售价可按照市场价格进行售卖售卖,节余的二氧化碳排放指标还可到,节余的二氧化碳排放指标还可到碳权排放交易平台进行出售碳权排放交易
19、平台进行出售,进一步为企业创效。,进一步为企业创效。化工企业采用空分制高纯氮气化工企业采用空分制高纯氮气成本成本一般一般在在0.750.75元元/Nm/Nm 以上以上,将,将氮气价格氮气价格定在定在0.750.75元元/Nm/Nm 以内进行销售,对化工企业有较大的价格优势。以内进行销售,对化工企业有较大的价格优势。20222022年二氧化碳市场价格运行区间在年二氧化碳市场价格运行区间在200200元元/吨至吨至400400元元/吨,波动较大吨,波动较大。按照二氧按照二氧化碳化碳300300元元/吨,氮气吨,氮气0.450.45元元/立方的立方的销售销售均价均价计算计算,项目,项目产品销售的产品
20、销售的净利润率净利润率可可达达到到8%8%以上,经济效益和社会效益良好。以上,经济效益和社会效益良好。市场分析市场分析 1 1.该该项目以项目以化工园区集中供热电厂的化工园区集中供热电厂的燃煤燃煤锅炉烟气为原料气锅炉烟气为原料气,对,对烟气烟气的的进进行行综合利用综合利用,产出产出工业级液态二氧化碳和高纯工业级液态二氧化碳和高纯氮气氮气;2.2.依托依托化工园区公共化工园区公共管廊管廊,将将高纯高纯氮气向氮气向园区内各化工厂园区内各化工厂输送,输送,方便园区方便园区内氮气的集中调配,减少厂区内各化工厂对氮气设备的二次内氮气的集中调配,减少厂区内各化工厂对氮气设备的二次投资投资;3.3.项目临近
21、项目临近石油石油开采企业开采企业,便于应用便于应用二氧化碳驱油技术将二氧化碳进行封二氧化碳驱油技术将二氧化碳进行封存存,实现真正意义上的碳减排;,实现真正意义上的碳减排;4 4.该项目消耗电能较大,所用电能均为电厂自发厂用电。背压式汽轮发电该项目消耗电能较大,所用电能均为电厂自发厂用电。背压式汽轮发电机发电成本远低于凝汽式汽轮发电机,成本优势明显。机发电成本远低于凝汽式汽轮发电机,成本优势明显。项目推广适用条件项目推广适用条件五、市场概况五、市场概况五、市场概况五、市场概况项目建设后产能项目建设后产能 东营市港城热力有限公司锅炉烟气东营市港城热力有限公司锅炉烟气COCO2 2捕集及制氮捕集及制
22、氮项目产能:项目产能:烟气烟气设计设计处理量处理量46000 Nm46000 Nm3 3/h/h;工业级液态二氧化碳产量工业级液态二氧化碳产量9t/h9t/h,纯度纯度99.5%99.5%;氮气产量氮气产量11000 Nm3/h11000 Nm3/h,纯度纯度99.9%99.9%。现阶段项目现阶段项目经营状况经营状况 现阶段,东营市港城热力公司的锅炉烟气现阶段,东营市港城热力公司的锅炉烟气COCO2 2捕集及制氮项目产出的高纯捕集及制氮项目产出的高纯 氮气已开始对化工园区氮气已开始对化工园区5 5家企业直供;液态工业家企业直供;液态工业二氧化碳供给中二氧化碳供给中石化胜利油石化胜利油 田。田。
23、未来将根据化工园区企业对氮气需求,扩大氮气直供经营范围;根未来将根据化工园区企业对氮气需求,扩大氮气直供经营范围;根 据二氧化碳销售市场需求扩大市场辐射范围。据二氧化碳销售市场需求扩大市场辐射范围。五、市场概况五、市场概况目录目录一、项目背景与意义一、项目背景与意义二、国内外技术状况二、国内外技术状况三三、化工园区及典型化工园区及典型CCUSCCUS项目概况项目概况四、项目技术方案四、项目技术方案五、市场概况五、市场概况六、下一步发展建议六、下一步发展建议六、下一步发展建议六、下一步发展建议几点建议几点建议 加强政策激励引导。加强政策激励引导。从实践看,从实践看,CCUSCCUS项目仍面临高投
24、入、高不确定性等问题,项目项目仍面临高投入、高不确定性等问题,项目盈利情况受盈利情况受CO2CO2市价影响较大,同时在驱油应用方面也会受原油价格影响。希望有市价影响较大,同时在驱油应用方面也会受原油价格影响。希望有关方面制定专门的政策措施,在融资方式、人才引进、技术产业化等方面予以倾斜关方面制定专门的政策措施,在融资方式、人才引进、技术产业化等方面予以倾斜支持,推动降本增效,引导支持,推动降本增效,引导CCUSCCUS技术应用有序发展。技术应用有序发展。强化示范引领。强化示范引领。通过鼓励和支持通过鼓励和支持CCUSCCUS大型项目的建设和示范推广,在石化园区或企大型项目的建设和示范推广,在石化园区或企业论证实施百万吨级业论证实施百万吨级COCO2 2捕集与利用技术应用,以形成规模优势捕集与利用技术应用,以形成规模优势、示范带动、示范带动作用作用。打造打造CCUSCCUS国家级研发平台。国家级研发平台。建议依托条件较好的石化园区、企业积累的工程技术经建议依托条件较好的石化园区、企业积累的工程技术经验,打造验,打造CCUSCCUS国家级研发平台,推动国家级研发平台,推动CCUSCCUS技术的持续优化和高效应用。技术的持续优化和高效应用。谢谢大家!