來源:World Economic Forum

  • 源自石化產品的化學成分繼續在社會中發揮著至關重要(yào)的作用。
  • 合(hé)成氣生產(chǎn)對石化 CO2 排放有很大貢獻。
  • 該技術的存(cún)在可顯著減少合成氣二氧化碳排放量,並幫助該行業實現淨零排放。

50 多年來,石化行業在社(shè)會中發揮著至關重要的作用(yòng),在此期間,該行業不斷發展,采用新技術和工藝來推動效率提高和成本降低。現在的重點是如何減少化工行業(yè)的碳足跡,這是僅次(cì)於鋼鐵(tiě)和水泥行業的第三大排放行業。

根據國際(jì)能源署(IEA)的(de)數據,2018 年化學行業的二氧化碳排放量為(wéi) 1.5 吉噸,占工(gōng)業二氧化碳排放量的(de) 18%。大量的這種二氧化碳來自化石燃(rán)料的合成氣。 大幅減少這些排放的技術(shù)已經存在,它可(kě)以幫助化學工業朝著淨零排(pái)放的方向(xiàng)發(fā)展。

並(bìng)非所有的合成氣(qì) CO2 排(pái)放量都(dōu)相同

合成氣生產使用蒸汽(qì)甲(jiǎ)烷重整器 (SMR) 技術將天然氣轉化為(wéi)主要由氫氣和(hé)一氧化碳組成的混合物——稱為合成氣。合成氣之所以(yǐ)得名,是因為它用作合成其他化學品的基石,包括氨肥、用於(yú)運(yùn)輸的清潔燃燒燃料、用於塑料生產的乙烯、丙烯和丁二烯,以及甲醇等商品化學品。

甲醇被用於製造數千種產品,這些產品幾乎用於草莓污污视频在线观看(men)生活的方方(fāng)麵麵,包括(kuò)用於製造服裝的丙烯(xī)酸塑料(liào)、合成織物(wù)和纖維、粘合劑、油漆(qī)和建築用膠合板,以及作為藥品(pǐn)和農用化學品中的化學劑。氫氣還可用於為燃(rán)料電池汽車和(hé)卡車提供動力,並將與(yǔ)電池技術(shù)一起推動運輸部門的脫碳。

蒸汽重整是一個吸熱過程(chéng),這意味著需要(yào)提供高水平的熱量(liàng)來驅動(dòng)反應;在傳統的 SMR 工藝中,這種熱(rè)量是通過在單獨的工藝流中燃燒甲烷產生的,這(zhè)會產生 CO2,從(cóng)而導(dǎo)致該工藝的碳強度很高。碳捕集和封存 (CCS),其中 CO2 被捕(bǔ)獲(huò)並隨後儲存(cún)(例如在枯竭的油氣田中),可以降低 SMR 過(guò)程的碳強度。

不幸的是,這種“後(hòu)燃燒”(燃燒的 CCS)CO2 以稀釋的、相對低壓的氣流形(xíng)式產生,因此(cǐ)捕獲起來很(hěn)棘手且相對昂貴。 CO2 的另一個重(chóng)要來源來自合成氣生產過程中的工藝副反應(yīng),該工藝 CO2(工藝 CCS)的捕獲(huò)不太複雜(zá)且成本較低,因為它具(jù)有更一致的成分、更少的雜(zá)質,並且使反應器處於有(yǒu)利的狀態(高壓)使用成熟的溶劑(jì)和吸收劑技術進行捕獲。

高級重整產(chǎn)生的 CO2 可以被捕(bǔ)獲

好消息是,有一種經過驗證(zhèng)的方法可以大規模(mó)生(shēng)產合成氣(qì),其中所有 CO2(工藝 CCS)在高壓下以單一流形式排出,從而以(yǐ)非常高的效率(95% 及以上)輕鬆且經濟地捕獲.利用氣體加(jiā)熱重整 (GHR) 和自熱重整 (ATR) 的(de)高級重整已在工業規模上使用了數十年,無需使用單獨的甲烷流來產生溫度以驅動反應。這(zhè)反過來又消除了含有 CO2 的稀釋低壓出口流(燃燒 CCS)。使用先進的 CCS 重整技術能夠以非常低的碳強度生產氫氣,這將使這一過程保持到 2050 年及以後的(de)相關性。

高級重(chóng)整的(de)另(lìng)一個優勢(shì)是它在合成氣生(shēng)產中更有(yǒu)效地使用天然氣,從(cóng)而降低運營成本。

可再生碳源維持石化產品的生存能力

在更廣泛(fàn)的背景下,化學工業生(shēng)產的產品含有碳,並且這種情況將持續(xù)下(xià)去,因此無(wú)碳化學工業是不可能的。然而,如上所述,該行(háng)業可以(yǐ)並且將會(huì)找到更有效地利用碳的方(fāng)法,降低碳強度,並將二氧化碳排(pái)放(fàng)量降至非常(cháng)低(dī)的水平。

作為(wéi)這(zhè)一(yī)推動力的一部分,該(gāi)行業正在尋找使用可再生碳源製造化學品的方法,例如生物質、城市固體(tǐ)廢(fèi)物和(hé)捕獲的二氧化碳。將這種碳與由可再生電力驅動的電解產生的氫(qīng)氣相結(jié)合,可以進一步(bù)減少碳足跡。

例如,捕獲(huò)的 CO2 和可再生氫可以直接轉(zhuǎn)化為甲醇,或者可以在反向(xiàng)水煤氣變換反應中轉化為(wéi)含有 CO、CO2 和氫的(de)合成氣,這些(xiē)合成氣可以通過成熟的費托合成進一步加工(gōng)製造化學品和燃料的過程。這是為飛機製造臨(lín)時燃料的一種途徑,例如可持續航空燃料(liào) (SAF),它被認為(wéi)對幫助航空脫碳(tàn)至關(guān)重要。此外,基於合(hé)成氣(qì)的(de)技(jì)術可用於以甲醇和氨的形式儲存(cún)和(hé)運輸可再生能源,並被提議作為可持續航運的燃料。

向淨零邁進

實現淨零目標並將全球氣溫升(shēng)高限製在政府間氣候變化專門委員會建議的 1.5C 將非常具有挑戰性,政府和行業將需要部署一係列技術來實現這些目標。如今,先(xiān)進的重整技術已得到大規模應用和驗證,可通過生(shēng)產碳足(zú)跡極低(dī)的合成(chéng)氣,在實現淨零排放方麵發揮關鍵作用。這種合成氣及其中(zhōng)的氫(qīng)氣(qì)有(yǒu)助於大幅減少化學工業的碳足跡,並將支持交通(tōng)和農業等其他部門(mén)的脫碳。美妙之處在於,今天存在大規模部署(shǔ)這項技術且(qiě)二(èr)氧化碳排放量非常低的途徑,其部(bù)署將使世(shì)界在實現淨零排放的競賽中領先一(yī)步。

原文網址:https://www.weforum.org/agenda/2021/10/how-petrochemicals-industry-can-reduce-its-carbon-footprint/

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