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的作用。
  • 合成氣生產對石化 CO2 排放有很大貢獻。
  • 該技術的存在可顯著減少合成氣二氧化碳排放量,并幫助該行業實現凈零排放。

50 多年來,石化行業在社會中發揮著至關重要的作用,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,F在的重點是如何減少化工行業的碳足跡,這是僅次于鋼鐵和水泥行業的第三大排放行業。

根據國際能源署(IEA)的數據,2018 年化學行業的二氧化碳排放量為 1.5 吉噸,占工業二氧化碳排放量的 18%。大量的這種二氧化碳來自化石燃料的合成氣。 大幅減少這些排放的技術已經存在,它可以幫助化學工業朝著凈零排放的方向發展。

并非所有的合成氣 CO2 排放量都相同

合成氣生產使用蒸汽甲烷重整器 (SMR) 技術將天然氣轉化為主要由氫氣和一氧化碳組成的混合物——稱為合成氣。合成氣之所以得名,是因為它用作合成其他化學品的基石,包括氨肥、用于運輸的清潔燃燒燃料、用于塑料生產的乙烯、丙烯和丁二烯,以及甲醇等商品化學品。

甲醇被用于制造數千種產品,這些產品幾乎用于我們生活的方方面面,包括用于制造服裝的丙烯酸塑料、合成織物和纖維、粘合劑、油漆和建筑用膠合板,以及作為藥品和農用化學品中的化學劑。氫氣還可用于為燃料電池汽車和卡車提供動力,并將與電池技術一起推動運輸部門的脫碳。

蒸汽重整是一個吸熱過程,這意味著需要提供高水平的熱量來驅動反應;在傳統的 SMR 工藝中,這種熱量是通過在單獨的工藝流中燃燒甲烷產生的,這會產生 CO2,從而導致該工藝的碳強度很高。碳捕集和封存 (CCS),其中 CO2 被捕獲并隨后儲存(例如在枯竭的油氣田中),可以降低 SMR 過程的碳強度。

不幸的是,這種“后燃燒”(燃燒的 CCS)CO2 以稀釋的、相對低壓的氣流形式產生,因此捕獲起來很棘手且相對昂貴。 CO2 的另一個重要來源來自合成氣生產過程中的工藝副反應,該工藝 CO2(工藝 CCS)的捕獲不太復雜且成本較低,因為它具有更一致的成分、更少的雜質,并且使反應器處于有利的狀態(高壓)使用成熟的溶劑和吸收劑技術進行捕獲。

高級重整產生的 CO2 可以被捕獲

好消息是,有一種經過驗證的方法可以大規模生產合成氣,其中所有 CO2(工藝 CCS)在高壓下以單一流形式排出,從而以非常高的效率(95% 及以上)輕松且經濟地捕獲.利用氣體加熱重整 (GHR) 和自熱重整 (ATR) 的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 年及以后的相關性。

高級重整的另一個優勢是它在合成氣生產中更有效地使用天然氣,從而降低運營成本。

可再生碳源維持石化產品的生存能力

在更廣泛的背景下,化學工業生產的產品含有碳,并且這種情況將持續下去,因此無碳化學工業是不可能的。然而,如上所述,該行業可以并且將會找到更有效地利用碳的方法,降低碳強度,并將二氧化碳排放量降至非常低的水平。

作為這一推動力的一部分,該行業正在尋找使用可再生碳源制造化學品的方法,例如生物質、城市固體廢物和捕獲的二氧化碳。將這種碳與由可再生電力驅動的電解產生的氫氣相結合,可以進一步減少碳足跡。

例如,捕獲的 CO2 和可再生氫可以直接轉化為甲醇,或者可以在反向水煤氣變換反應中轉化為含有 CO、CO2 和氫的合成氣,這些合成氣可以通過成熟的費托合成進一步加工制造化學品和燃料的過程。這是為飛機制造臨時燃料的一種途徑,例如可持續航空燃料 (SAF),它被認為對幫助航空脫碳至關重要。此外,基于合成氣的技術可用于以甲醇和氨的形式儲存和運輸可再生能源,并被提議作為可持續航運的燃料。

向凈零邁進

實現凈零目標并將全球氣溫升高限制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系列技術來實現這些目標。如今,先進的重整技術已得到大規模應用和驗證,可通過生產碳足跡極低的合成氣,在實現凈零排放方面發揮關鍵作用。這種合成氣及其中的氫氣有助于大幅減少化學工業的碳足跡,并將支持交通和農業等其他部門的脫碳。美妙之處在于,今天存在大規模部署這項技術且二氧化碳排放量非常低的途徑,其部署將使世界在實現凈零排放的競賽中領先一步。

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

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