一种工业化负碳排放生物质能源利用技术BECCU方法技术

利用生物质能源替代化石能源及轻质碳酸钙CO2收集利用工艺，创造生物质能源利用负碳排放技术BECCU，比电厂碳捕集封存BECCS更经济实用有效。轻质碳酸钙生产中，石灰煅烧与碳酸钙干燥需消耗能源，碳酸化工艺要消耗CO2原料。现有技术碳酸钙生产化石能源作燃料回收CO2作碳酸化原料。利用世界公认的零碳排放生物质能源替代化石能源，将生物质能源所产CO2转化为轻质碳酸钙工业原料，其所回收利用CO2来自植物光合作用时从大气和土壤中所吸收CO2，并非来自地壳化石能源，该部分CO2在碳酸化工艺及各生产环节化合为碳酸钙最终产品及其副产品的组成部分，被从大气中移除实现负排放效果，其负碳排放估算模型BECCU CO2排放

【技术实现步骤摘要】
一种工业化负碳排放生物质能源利用技术BECCU方法


[0001]本专利技术涉及生物质能源替代化石能源和二氧化碳捕集与利用负碳排放


技术介绍

[0002]人为造成大气CO2浓度升高，温室效应威胁人类生存发展。减少人为CO2的技术路线有两条：第一是大力发展太阳能风能生物质能等可再生能源替代化石能源，或通过提高化石能源利用效率，从源头减少CO2排放；第二是针对已产生的CO2，通过人为增加碳汇和碳捕集利用封存技术CCUS(Carbon Capture Utilization and Storage)，移除人类活动所增加的大气CO2。
[0003]2005年联合国政府间气候变化组织(IPCC)《关于CO2捕获与储存的特别报告》及《2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories》(《2006年IPCC指南》)根据IPCC《第三次评估报告》指出，在整个21世纪化石燃料持续使用，要避免大量CO2排放，实现大气温室气体浓度稳定，CO2捕获和储存(CCS)应为温室气体浓度稳定的组合选择之一，特别地将从生物燃料燃烧捕获、注入地下并储存的CO2量作为负排放纳入温室气体清单，其第二卷(能源)第5章专章规范CCS系统及CO2捕获运输注入地下储存排放与清除估算方法；2011年联合国气候变化大会，经合组织(OCED)环境局发布2050年展望，实现较低浓度目标(450ppm)，在很大程度取决于使用生物质能源的碳捕集和封存(BECCS或BioCCS)；2015年巴黎联合国气候变化大会设定了一个积极目标，要将全球气温上升限制在1.5℃以下，恢复到工业化前的水平。但是，清洁发电技术和节能措施等排碳正值(正碳排放)本身不足以从根本上解决问题，即使CO2量减少并以较慢的速率排放，CO2净浓度仍在上升；2019年20国集团(G20)能源与环境部长级会议将碳捕集利用与封存技术CCUS纳入议题。IPCC报告认为，CCUS技术对于实现2050年碳零排放意义重大，到2040年，需要部署大规模的负碳排放应用技术。
[0004]CCUS本质上是一种人为的工业化固碳措施。其中，CO2捕集方法分为燃烧前捕集、富氧或纯氧燃烧和燃烧后捕集3种。燃烧前捕集是将化石燃料气化成合成气体(主要成分为H2和CO)，然后通过变换反应将CO转化为CO2，再通过溶剂吸收等方法将H2和CO2分离并收集CO2，此技术局限于煤气化联合发电装置，燃烧前捕集CO2成本大约为20美元/t CO2；富氧燃烧技术采用纯氧或者富氧将化石燃料进行燃烧，燃烧后的主要产物为CO2、水和一些惰性组分，由于纯氧是由空气低温分离或膜分离获得，能耗大，富氧燃烧捕集成本较高；燃烧后捕集技术常用的方法如化学吸收法、膜分离法、物理吸附法等，燃烧后捕集CO2的成本大约是40美元/t CO2。
[0005]最先进行CCUS技术试验的是石化化工行业强化采油，通过CO2把煤化工或天然气化工产生的碳源和油田联系起来CCUS
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EOR(Enhanced oil recovery)，把捕集来的CO2注入到油田中，使即将枯竭的油田再次采出石油的同时，也将CO2永久地贮存在地下；此后，尝试用CO2制化肥和食品级CO2利用等，还有将工业产生的CO2输入园林作为温室气体来强化植物生长等。
[0006]人类最早的大型CCUS项目是1972年美国建成的Terrell项目，CO2捕集能力达40万t/a；美国俄克拉荷马州Enid项目1982年建成，通过化肥厂产生的CO2进行油田驱油，CO2捕集能力达70万t/a；1996年挪威Sleipner项目是世界上首个建成的将CO2注入到地下(盐水层)项目，年封存CO2量近百万吨；2000年美国与加拿大合作，在Weyburn油田注入Great Plain Synfuels Plant和Sask Power电厂的CO2，提高濒临枯竭油田采油率的同时，累计封存CO2达2600多万t；2014年加拿大Sask Power公司Boundary Dam Power项目为全球第一个成功应用于发电厂CO2捕集项目，将150MW燃煤发电机产生的CO2捕集后，一部分封存地下，一部分用于美国Weyburn油田驱油，CO2捕集能力达100万t/a，2019年该项目捕集CO2达61.6万t；2015年加拿大Quest项目将合成原油制氢过程中产生的CO2成功注入咸水层封存，每年CO2捕集能力达100万t/a，该项目是油砂行业第一个CCS项目，每年减少碳排放可达100万t，截止到2019年，Quest项目已经累计捕集CO2达400万t，是全球最大捕集CO2并成功注入到地下的项目；2016年澳大利亚西部的Gorgon项目是全球最大的单体LNG项目Gorgon天然气项目的配套，该项目通过液化技术将CO2从天然气中分离出来，将分离出来的CO2注入到巴罗岛的盐水层中，注入量可达350万t/a。
[0007]中国对CCUS技术研究起步较晚，2006年开始政府陆续出台CCUS技术政策，《中国应对气候变化国家方案》《中国应对气候变化科技专项行动》《中国应对气候变化的政策与行动》等都将CCUS技术作为重点之一。2007年，中国石油吉林油田和中石化华东分公司草舍油田开启了国内CO2捕集项目，首先实现CCUS
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EOR技术的工业化，建立五类CO2驱油与埋存示范区，年埋存CO2能力可达35万t；同年，中石化华东分公司在草舍油田建成了CO2年注入量4万t的先导试验项目，后期建成了CO2回收装置，年处理量可达2万t。随后，中石化胜利油田、中国神华、延长石油及中石化中原油田加速推进CO2捕集项目的工业化。2010年，中石化胜利油田建成了国内首个燃煤电厂的CCUS示范项目，以燃煤电厂烟气CO2为源头，采用燃烧
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捕集技术，将捕集的CO2注入到油田中进行驱油，CO2捕集能力达3万至4万t/a；2011年，神华鄂尔多斯10万t/a的CCS示范项目落成，采用甲醇吸收法捕集煤气化制氢项目尾气中的CO2，后向盐水层中注入CO2，该项目是国内第一个盐水层地质封存实验项目；2012年，延长石油建成了5万t/a的CO2捕集利用项目，该项目利用煤化工产生的CO2，经过低温甲醇洗技术提纯加压液化后注入油田中，降低了原油粘度，提高了原油采收率并实现了CO2永久封存；2015年，中石化中原油田炼厂尾气CCUS项目建成，项目将已经接近废弃的油田，通过CO2驱油将油田采出率提高15％，目前已有百万吨CO2注入到了地下。
[0008]除了传统CO2捕集技术，中国还开发了CO2新型再利用技术，应用于食品、精细化工等行业，2009年，上海石洞口第二电厂碳捕集项目建成，捕集规模为10万t/a，捕集后的CO2主要用于食品行业；2011年，连云港清洁煤能源动力系统研究所将IGCC产生的CO2捕集后一部分用于尿素和纯碱工业，一部分注入到盐水层进行封存；2012年天津北塘国电集团CO2捕集示范项目采用燃烧后捕集技术，年捕集量为2万t，捕集后的CO2用于食品行业；2010年，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业化负碳排放生物质能源利用技术BECCU方法，其技术特征在于，以生物质能源替代化石能源煤炭、燃油、燃气及其衍生能源，生产轻质碳酸钙即沉淀碳酸钙。2.一种工业化负碳排放生物质能源利用技术BECCU方法，其技术特征在于，以生物质能源替代化石能源煤炭、燃油、燃气及其衍生能源，生产轻质碳酸钙，并利用轻质碳酸钙生产中二氧化碳收集利用现有技术，进行生物质能源碳捕集和利用BECCU或BioCCU Bioass
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energy With Carbon Capture and Utilization，通过工业化二氧化碳捕集和利用过程实现零碳生物质能源利用的负碳排放。3.一种工业化负碳排放生物质能源利用技术BECCU方法，其技术特征在于，以生物质能源替代化石能源煤炭、燃油、燃气及其衍生能源，生产轻质碳酸钙，并利用轻质碳酸钙生产中二氧化碳收集利用现有技术，进行碳捕集和利用，将轻质碳酸钙工业生产中产生的二氧化碳封存在沉淀碳酸钙工业产品及其副产品中，实现碳捕集和利用封存CCUS Carbon Capture Utilization and Storage的二氧化碳长期或永久性工业产品封存，即通过工业产品与副产品永久或长期碳封存二氧化碳，实现零碳生物质能源利用的负碳排放。4.如权利要求1所述的工业化负碳排放生物质能源利用技术BECCU方法，其技术特征在于，碳酸钙煅烧工艺以国际公认的零碳生物质能源、成型燃料替代化石能源煤炭、燃油、燃气及其衍生能源，实现煅烧工艺的能源源类别的零碳排放。5.如权利要求1所述的工业化负碳排放生物质能源利用技术BECCU方法，其技术特征在于，沉淀碳碳酸钙干燥供热工艺以国际公认的零碳生物质能源二次能源生物质热解气替代化石能源煤炭、燃油、燃气及其衍生能源供热，或以生物质成型燃料直接燃烧替代化石能源供热，实现干燥供热工艺的能源源类别的零碳排放。6.如权利要求2所述的工业化负碳排放生物质能源利用技术BECCU方法，其技术特征在于，充分利用轻质碳酸钙生产中二氧化碳收集利用现有技术与装置进行碳捕集和利用，并对现有技术与装置进行适应性改造...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文斌，
申请(专利权)人：深圳碳中和生物燃气股份有限公司深圳前海碳中和锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：