二氧化碳运输和封存
完成碳捕集后，对运输和封存方法的效率和安全性细致评估，有助于明智决策
简述
- 物流与基础设施：详细说明大规模二氧化碳运输的经济高效且安全的方法，包括管道改造所面临的技术挑战及安全要求。
- 纯度与合规性：理解为何二氧化碳纯度对管道完整性和下游安全使用而言不容妥协，以及关于运输的监管法规体系。
- 永久封存：评估地质封存解决方案的可行性，以及为确保长期封存、防止二氧化碳泄漏所需的大规模监测。
- 广泛采用：强调为实现碳捕集、利用与封存（CCUS）的规模化发展并达成全球净零排放目标，所需的战略投资、技术创新及跨行业合作。
CCUS价值链：从捕集到封存
为何CCUS对减少工业排放至关重要
碳捕集、利用与封存（CCUS）正日益成为管理工业排放、防止有害的二氧化碳温室气体释放到大气中的一种常见策略。这些方法之所以格外具有吸引力，主要基于两个原因：
- 监管合规：CCUS使水泥、钢铁等高排放行业能够有效达到监管目标。
- 缓解限制：当通过更简单的方法（例如：工艺效率的根本性提升或转向可再生能源）来减少温室气体排放的机会有限或在技术上不可行时，实施CCUS尤其具有价值。
尽管人们高度关注开发高效的碳捕集方法，但在下游也需要采取大量措施来处理捕集到的二氧化碳。这一过程的关键步骤包括：
- 压缩：捕集后，气态二氧化碳需要进行压缩，有时会压缩至液态。
- 运输：随后，将二氧化碳安全地运输到经过精心挑选的地点，以便进行利用或封存。
- 物流：需综合考虑多种因素，包括距离、地理条件、现有基础设施、环境影响及运输成本。
二氧化碳运输：实现脱碳的安全基础设施
目前，有三种主要的运输方式在工业领域中占据主导地位。每种方法都根据项目的规模和地理位置提供了特定的优势：
- 管道：这是最成熟、且通常是长距离（尤其陆上）输送大量二氧化碳最经济的选择。现有天然气管道可通过改造加以利用，以降低成本和对环境的影响，但由于二氧化碳的腐蚀性及更高的压力要求，这需要仔细评估。天然气管道通常最高运行压力约为 90 bar（1,300 psi），而二氧化碳输送所需的压力可能高达 150 bar（2,175 psi）。
- 船舶：适用于将二氧化碳跨海运输至远处的利用与封存地点。
- 陆路卡车与铁路运输：适用于管道基础设施有限的场景下，较小规模或较短距离的运输，具有灵活性。该方式可实现捕集地点、封存设施或汇集枢纽之间的转运，但长距离运输成本高昂；就卡车运输而言，还会增加交通流量和柴油燃烧排放。
深度分析
由于二氧化碳的腐蚀性及更高的压力要求，管道改造需要仔细评估。天然气管道的运行压力上限通常为90 bar（1,300 psi），而二氧化碳输送往往需要高达150 bar（2,175 psi）的压力。
二氧化碳运输管道
确保工业二氧化碳运输中的安全性与纯度
安全高效运输二氧化碳必须遵守相关法规和纯度标准的要求。各地具体法规存在差异，但普遍认定高浓度二氧化碳具有一定危险性。运输过程受类似各地天然气管理规定的法规监管。安全处置法规包括管道完整性、泄漏防范和应急处理。
此外，二氧化碳纯度对于终端应用和运输安全都至关重要。水、硫化氢、氮氧化物等杂质会引发化学反应，造成腐蚀，导致产品缺陷。
Endress+Hauser如何为您提供支持
为了管理这些风险，您需要实时获得确定的信息。Endress+Hauser提供可靠、精准的仪表，用于监测流量、压力、温度、品质及气体组分。这将帮助您：
- 保持合规
- 立即检测杂质
- 确保整个运输系统的长期完整性
二氧化碳封存：助力打造更绿色的地球
成功交付的二氧化碳直接在工业生产过程中使用，或者安全封存，防止排放至大气环境中。岩层地质结构是常用碳封存点。目前，深海封存正引起越来越多的关注。
从工业生产过程中捕集的二氧化碳可以在地下深处或海底封存数世纪
地质封存
二氧化碳的替代封存方法
尽管地质封存仍然是近期内最可行的选择，研究人员仍在不断探索替代方案。例如，矿物碳化通过使二氧化碳与地球中的元素反应，形成稳定的碳酸盐矿物，从而模拟自然地质过程，有效地将碳长期锁定。尽管这种长期封存方法前景广阔，但该工艺需要大量能源，并且在成本、可扩展性以及资源获取方面仍面临障碍。
另一种方式是将二氧化碳注入海底岩层。比如欧洲的北海，巨大的砂岩层可以封存约1000亿吨二氧化碳， 相当于全球近三年时间的二氧化碳排放总量。
精确测量与监测如何确保安全性与完整性
选用合适的测量仪表，高精度监测CCUS全过程，对于保证过程效率、安全性、环境完整性至关重要。在运输过程中必须测量管路内和接收站的二氧化碳压力、温度、流量和质量，确保安全运输和精准计量交接。
通过计量交接认证的接收站计量撬
无论选择哪种封存方式，全面监测都至关重要，有助于确保长期场地完整性，防止二氧化碳泄漏排放至大气环境中。采用技术先进的高精度气体检测系统，有效跟踪封存点的二氧化碳，帮助用户随时了解二氧化碳的移动和状态。连续可靠测量有助于及早识别潜在异常和泄漏，及时通知相关人员，快速采取干预措施，尽可能降低环境风险。
创新的运输和封存基础设施
捕集到二氧化碳之后，必须确定二氧化碳的去向及运输方式。公共和个体利益相关者持续研究和大量投资，帮助兴建运输和储存基础设施，才能满足减少温室气体排放的需求。有助于提高CCUS设备的技术实力和经济可行性，促进其在工业领域内的普及推广。
从工业生产过程中捕集二氧化碳，是CCUS价值链中至关重要的第一步。同时，CCUS技术长期、持续地发挥效益，也有赖于开发安全、高效和可持续的运输、利用和永久储存解决方案。管路、陆路、海上运输是主流运输方式，地质封存是合适的储存方式。
提高过程效率、开发其他方案，需要政府、制造企业、研究人员、社区的协同工作，共同应对技术、经济、监管和社会等诸多挑战。针对性投资有望在未来几十年内提高CCUS技术对温室气体减排的积极影响，帮助工业实现宏伟的净零运营目标，打造更可持续的未来。
