近日,“经开企业”重庆通用工业(集团)有限公司(以下简称“重通集团”)技术副总监蒋立君传来好消息:公司研发的丙烯压缩机已在位于山东省的齐鲁石化-胜利油田稳定运行超18000个小时。
蒋立君口中这台压缩机来头不小,是国内首个百万吨级CCUS(二氧化碳捕集、封存及利用)项目中的关键设备,核心技术达到国际先进水平。
“可以说,正是得益于这台压缩机的问世,CCUS项目才得以投产,油田终于实现吃‘碳’又吐‘油’,已累计回收封存二氧化碳150余万吨,平均提升单井产油量36.8%。”蒋立君介绍。
研发“大块头”面临“三大难”
“十万火急!”多年前,齐鲁石化火急火燎地找到重通集团求助。
原来,随着2020年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标,国家决定在山东上马国内首个ccus项目,将齐鲁石化每年排放的百万吨二氧化碳进行捕捉、封存、利用,打造全国示范“样本”,蹚出一条绿色、低碳、环保的发展新路子。
但,项目的核心设备——丙烯压缩机,却尚无着落。关键时刻,在压缩机行业名声在外的重通集团成为齐鲁石化的选择。
“事实上,丙烯压缩机研发并非易事,面临三大难题。”蒋立君回忆,其中,第一个难题就是研发时间急迫。据了解,同量级压缩机的研发时间一般长达一年,但油田与企业签订的合同要求,当天签合同,当年12月就要交货,研发周期压缩了三分之二,且要求一次性成功。为此,团队全力推动“三边工程”法,设计、采购、生产同步推进,“整整四个月,团队没歇一口气。”蒋立君坦言。
解决了时间问题,技术难题又摆在眼前。二氧化碳想要达到国家封存利用的标准,需要进行高标准的提纯。“对于石化行业而言,排出的废气成分复杂,想要将其中杂质成分清除干净,就需要在同一台压缩机里完成多级多段冷却。”蒋立君说。
为此,重通集团创造性在压缩机中设置了-25℃和-36℃两个制冷温度段,实现液态二氧化碳纯度大于99%,成功突破行业在二氧化碳回收利用领域的技术限制。
提纯问题解决后,压缩机的喘振控制又成为一大难关。
“你可以将压缩机理解成一个人,它需要进行呼吸。”蒋立君打了个比喻,当压缩机吸气不顺、排液不畅,就会像人一样喘息不止、浑身颤抖,影响设备正常运转。特别需要指出的是,这可是一个超级“大块头”,机组成套装置占地面积达到1300平方米,总重量达到280吨,涉及成百上千个零部件,想要判断设备运行是否正常,难度不小。
为此,重通集团运用独门专利技术——进气带液喘振预测控制系统,能够精准预测机组实际运行工况,并及时预警处理,避免喘振发生。
每年减碳100万吨 增油20万吨
历经4个月的鏖战,当年12月,丙烯压缩机如期交付,次年6月完全投产,齐鲁石化生产过程中排放的二氧化碳气体成功变成浓度为99%的液体。
经过处理的液体二氧化碳从巨型储罐中出发,搭乘专属“地铁”——我国最长的二氧化碳输送管道,一路向北输送109公里后,抵达“终点站”胜利油田正理庄油田生产区,被注入地下油藏封存的同时,驱动更多石油产出来。
液化二氧化碳为什么会采到更多石油?要想把石油采出,往往要靠水来驱动,可是一些低渗透油藏的储层岩石像磨刀石一样致密、坚硬。很多时候水注不进去,油采不出来。
那么,无孔不入的气可以吗?科研工作者盯上了二氧化碳。“超临界二氧化碳有独特的性能,密度像液态,黏度像气体,分子结构小、黏度小,更容易进入低渗岩石的孔隙中。”胜利油田CCUS油藏开发研究高级专家张传宝说,如果能让它与原油混相为一种液体,增加原油流动性,就能让原本躲藏在孔隙中的原油“现身”,提高原油产量。
随着丙烯压缩机的成功研发,国内首个百万吨级CCUS装置投产,彻底敲开了封存液态二氧化碳驱油的大门。
据测算,项目每年约可增油20万吨,每年约减排二氧化碳100万吨,相当于每年植树近900万棵,近60万辆经济型轿车停开1年。更为关键的是,该项目可为国家更大规模推广CCUS项目提供主要依据,预计2050年CCUS技术市场产值将超过3300亿元/年,有力推动经济社会绿色低碳转型。
打造“绿色产品矩阵”
“CCUS用离心式丙烯压缩机”只是重通集团“绿色产品矩阵”的冰山一角。
数十年来,重通集团锚定“节能、环保、新能源”战略,凭借高效节能风机系统技术推动传统工业节能改造,以技术创新厚植绿色基因,助力重磅装备加速涌现。
比如,1997年,重通集团开发出国产化首台核电站专用离心式冷水机组, 在全国同行业中首家获得国家环境标志产品认证,并装备于秦山核电站;
2016年,自主研发成功高效节能风机产品及系统应用技术,填补了国内在该领域的空白,突破了水泥、钢铁等行业风机节能减排的多项技术瓶颈,达到国际先进水平;
2018年,成功研发MVR蒸汽压缩机,成为工业蒸发浓缩结晶领域节能、节水、节约占地的首选技术装备;
2020年,创新研制国产化磁悬浮变频离心式冷水机组,性能超过国家一级能效水平,实现替代进口……
“去年,国内首台风光制氢合成氨用制冷压缩机研制成功,并实现首次推广应用。”蒋立君透露,通过风光发电,电再解水得到氢气,氢气再结合空气中的氮气就可合成氨,实现“氨”的绿色化生产。
凭借“绿色产品”的喷涌而出,重通集团不仅跻身中国工业企业500强,成长为国家级专精特新“小巨人”,还获评国家级绿色工厂,成为中国工业碳达峰“领跑者”。