八面來(lái)風(fēng)

（阮并元 摘譯）

（張琪 摘譯）

（阮并元 摘譯）

未來(lái)幾年清潔氫能將迅速發(fā)展

據(jù)報(bào)道，雖然預(yù)計(jì)2022 年氫能僅增長(zhǎng)1%，但由于石油價(jià)格受到政治等因素影響波動(dòng)頻繁，對(duì)于價(jià)格平穩(wěn)的能源需求增長(zhǎng)顯著，因此氫能前景仍被看好。但目前氫氣價(jià)格高昂，應(yīng)用受限。國(guó)際氫能委員會(huì)認(rèn)為，如果企業(yè)和政府加大投資，2030 年氫能將降低50%成本?？諝猱a(chǎn)品公司表示，目前清潔氫能成本難以與灰氫競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)還需要更多政府政策支持。未來(lái)綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)需要每年為油氣補(bǔ)貼 5 000～6 000億美元。

歐洲綠色協(xié)議、加拿大清潔燃料標(biāo)準(zhǔn)以及拜登政府“重建更好未來(lái)”法案等將投入大筆資金，改變生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)模式并建立清潔氫能需求。韓國(guó)將推動(dòng)公共電力公司使用氨和化石燃料混合物發(fā)電，目標(biāo)是2050年完全使用氨發(fā)電。預(yù)計(jì)2050年韓國(guó)氫氣需求將增加至2 790萬(wàn)噸，遠(yuǎn)高于2021年的22萬(wàn)噸。

2021年已有超過(guò)130個(gè)大型清潔氫氣項(xiàng)目陸續(xù)公布，共計(jì)約360 座大規(guī)模生產(chǎn)裝置。雖然多數(shù)項(xiàng)目尚未進(jìn)入最終投資決定階段，國(guó)際氫能委員會(huì)預(yù)計(jì)2030年清潔氫氣產(chǎn)量將達(dá)1 100萬(wàn)噸，比2020年增加了64%，比2019年增加了450%。預(yù)計(jì)2030年氫能領(lǐng)域投資將達(dá)5 000 億美元。業(yè)內(nèi)人士表示，未來(lái)五年將全面轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃饽茉础?/p>

全球清潔氫能均顯現(xiàn)出強(qiáng)勁增長(zhǎng)趨勢(shì)，超過(guò)30個(gè)國(guó)家頒布了具體氫能發(fā)展策略。歐洲仍是新興氫經(jīng)濟(jì)領(lǐng)導(dǎo)者。中國(guó)宣布了53 項(xiàng)大規(guī)模清潔氫能項(xiàng)目，投資總額高達(dá)1 800 億?？諝猱a(chǎn)品公司作為全球領(lǐng)先制氫企業(yè)，將在加拿大、美國(guó)、沙特建造幾十億規(guī)模生產(chǎn)裝置。Monolith 材料公司近期獲得了美國(guó)能源部的100 億美元貸款，用于擴(kuò)大清潔氫能發(fā)展。Woodside能源公司計(jì)劃在澳大利亞、塔斯馬尼亞島以及俄克拉何馬州建設(shè)氫氣生產(chǎn)裝置。

IHS Markit表示，預(yù)計(jì)2025年前全球氫氣消耗量年增長(zhǎng)率將達(dá)到3.4%，同時(shí)2025 年綠氨增長(zhǎng)率將比2022 年增加79%。東北亞、北美和中東將成為氫氣消耗主要地區(qū)，預(yù)計(jì)每年氫氣消耗量分別為 3 330億、1 550億和1 300億立方米。盡管2050年清潔氫將獲得數(shù)萬(wàn)億投資金額，但大多數(shù)生產(chǎn)裝置都將在至少五年后開(kāi)始投產(chǎn)。預(yù)計(jì)2028年許多大型蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化裝置將投產(chǎn)。業(yè)內(nèi)人士表示，即使工業(yè)界投資了上百億美元，但清潔氫能仍具有巨大風(fēng)險(xiǎn)。

（阮并元 摘譯）

沙比克將重點(diǎn)關(guān)注綠色發(fā)展

據(jù)報(bào)道，沙特計(jì)劃2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和，沙比克（Sabic）計(jì)劃2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和。沙比克執(zhí)行副總裁Fageeh表示，公司正在為實(shí)現(xiàn)碳中和采取系列措施。沙比克20多年來(lái)一直收集二氧化碳并在化學(xué)制造中再利用，最近建造了全球最大二氧化碳工廠，每年收集約50萬(wàn)噸的二氧化碳用于氨和甲醇的生產(chǎn)。沙比克、林德和巴斯夫合作開(kāi)發(fā)蒸汽裂解爐電氣化，將減少90%以上的碳排放。同時(shí)，沙比克的英國(guó)Wilton工廠是歐洲第二大乙烯工廠，年產(chǎn)量為86.5萬(wàn)噸，目前工廠正進(jìn)行將氫氣作為裂解爐燃料的大型項(xiàng)目。

沙比克是歐洲化學(xué)回收領(lǐng)域的先驅(qū)，公司在荷蘭建造了一座裂解工廠，將廢棄聚合物轉(zhuǎn)化為裂解油用于裂解裝置，公司整體戰(zhàn)略也涉及可再生能源。沙比克西班牙的聚碳酸酯（PC）工廠以可再生能源為基礎(chǔ)，擁有26.3萬(wàn)塊太陽(yáng)能電池板，可產(chǎn)生100 兆瓦太陽(yáng)能，是歐洲最大工業(yè)可再生能源發(fā)電廠，預(yù)計(jì)2024年將投產(chǎn)。

2019年沙比克印度和泰國(guó)工廠安裝了太陽(yáng)能電池板，減少了200 噸的溫室氣體排放。同時(shí)，沙比克與?？松梨诤腺Y成立了美國(guó)墨西哥灣沿岸增長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)投資公司（GCGV），GCGV計(jì)劃與合作伙伴福建石化在福建省建設(shè)一座150 萬(wàn)噸/年的裂解裝置，包括PC、乙二醇、聚乙烯和聚丙烯的下游裝置。目前沙比克正在天津建設(shè)一座新PC 工廠。沙比克目標(biāo)是2025年為其全球工廠安裝4吉瓦的風(fēng)能或太陽(yáng)能，2030年增加到12吉瓦。

Sabic 最近負(fù)責(zé)沙特阿美化工業(yè)務(wù)，2021 年接管了沙特阿美所有化工產(chǎn)品的營(yíng)銷，包括來(lái)自沙特Sadara 和Petro Rabigh 合資企業(yè)、馬來(lái)西亞的Pengerang煉油和石化以及韓國(guó)的S-Oil。除了環(huán)境、社會(huì)和治理（ESG）的環(huán)境部分，治理是沙比克關(guān)注的重要領(lǐng)域，沙比克是中東唯一一家在治理方面持有認(rèn)證的公司。CFI將沙比克評(píng)為2020年中東ESG 表現(xiàn)最佳公司。沙比克擁有9 946 項(xiàng)專利，其中一些捐贈(zèng)給了其它組織。特種化學(xué)品是沙比克最穩(wěn)定的化工產(chǎn)品領(lǐng)域之一，也是沙特2030年向下游和特種業(yè)務(wù)發(fā)展支柱之一。

（張琪 摘譯）

氫氣生產(chǎn)工藝、環(huán)境影響與成本（一）

據(jù)報(bào)道，由于氫氣比化石燃料具有潛在環(huán)境優(yōu)勢(shì)，氫氣作為未來(lái)能源載體日益受到關(guān)注。氫氣燃燒形成水，不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體排放。目前，氫氣主要用于石化產(chǎn)品和化工制品的原料，例如生產(chǎn)氨氣、精煉石油和其它化學(xué)品。

灰氫通過(guò)化石燃料（例如煤炭、石腦油、液化石油氣和天然氣）生產(chǎn)。藍(lán)氫通過(guò)化石燃料和碳捕集、利用與封存技術(shù)結(jié)合生產(chǎn)。藍(lán)綠氫是甲烷在高溫?zé)o氧條件下的裂解產(chǎn)物，二氧化碳被轉(zhuǎn)化為炭黑，炭黑可用于生產(chǎn)輪胎、戶外塑料電纜等。當(dāng)使用可再生能源時(shí)，炭黑是碳中性的。綠氫通過(guò)可再生能源（例如太陽(yáng)能光伏發(fā)電、水力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電）電解水生產(chǎn)。隨著目前新型綠氫生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)，未來(lái)綠氫價(jià)格將大幅降低，擠壓灰氫和藍(lán)氫市場(chǎng)份額。

在綠氫價(jià)格大幅降低前，天然氣仍將用于生產(chǎn)灰氫和藍(lán)氫，尤其是在天然氣儲(chǔ)備充足和基礎(chǔ)設(shè)施完善的地區(qū)。事實(shí)上，由于甲烷具有較高氫碳比，二氧化碳排放相對(duì)較少，化石燃料天然氣仍是目前氫氣生產(chǎn)的最主要來(lái)源。工業(yè)規(guī)模天然氣產(chǎn)氫技術(shù)主要包括蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化（SMR）、部分氧化（POX）和自熱轉(zhuǎn)化（ATR）。目前使用最廣泛和成本最低技術(shù)為SMR。天然氣和水蒸汽通過(guò)鎳基催化使天然氣中甲烷分解為一氧化碳和氫氣。目前全球約50%的氫氣生產(chǎn)技術(shù)為SMR。

天然氣生產(chǎn)灰氫通過(guò)SMR 技術(shù)，天然氣與水蒸汽在高溫（800～1 000℃）和壓力（15～40 barg）條件下，通過(guò)鎳/三氧化二鋁催化劑進(jìn)行高吸熱反應(yīng)（1），反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣。通過(guò)水煤氣轉(zhuǎn)化（WGS）反應(yīng)（2），部分一氧化碳與水蒸汽反應(yīng)，產(chǎn)生更多氫氣和二氧化碳。

反應(yīng)器出口的氣體成分由反應(yīng)（1）和（2）的平衡決定。在某些情況下，將二氧化碳添加到天然氣中以通過(guò)干燥甲烷的轉(zhuǎn)化反應(yīng)提高合成氣產(chǎn)率：

二氧化碳可以來(lái)自外部，或從酸性氣體去除步驟回收，通常位于蒸汽轉(zhuǎn)化爐的下游。由于天然氣源中可能存在的重質(zhì)氣體裂解形成的煙灰，SMR將受到熱焦化過(guò)程的不利影響，在催化劑和轉(zhuǎn)化爐內(nèi)部的部件以及下游裝置上的煙灰沉積將導(dǎo)致操作 問(wèn)題。

SMR 催化劑如果存在碳沉積將帶來(lái)嚴(yán)重危險(xiǎn)，由于煙灰堆積區(qū)域，通過(guò)催化管壁傳遞熱量將不會(huì)被蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)（3）吸收，且管壁材料過(guò)熱（形成熱點(diǎn)）將影響過(guò)程操作。通過(guò)在SMR 上游部署絕熱預(yù)轉(zhuǎn)化步驟可抵消煙灰形成。重質(zhì)烴蒸汽轉(zhuǎn)化（反應(yīng)（4））可以在相對(duì)較低溫度下進(jìn)行，同時(shí)不會(huì)形成煙灰。

CnHm＋nH2O?nCO＋（n＋m/2）H （4）

除了預(yù)轉(zhuǎn)化爐外，通過(guò)采用2.5∶1～5∶1 的蒸汽與進(jìn)料比（遠(yuǎn)大于反應(yīng)（1）建議的比例）和在反應(yīng)器中采用短停留時(shí)間防止煙灰形成反應(yīng)堆。水煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)是放熱反應(yīng)。提高操作溫度，化學(xué)平衡向左移動(dòng)，剩余二氧化碳越來(lái)越多被吸熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)（3）消耗。

蒸汽轉(zhuǎn)化爐蒸汽轉(zhuǎn)化爐由對(duì)流段和輻射段組成，其中過(guò)程蒸汽與源自輻射段的熱煙氣進(jìn)行加熱，輻射段主要通過(guò)輻射向化學(xué)系統(tǒng)提供熱量。轉(zhuǎn)化爐輻射部分發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，由許多高鉻和鎳合金制成的催化反應(yīng)管組成，在裝有多個(gè)燃燒器的火箱中成排排列。

在頂部，管道由彈簧系統(tǒng)支撐，保持牽引力，避免管材因溫度引起爬流。在底部，催化反應(yīng)管通過(guò)設(shè)計(jì)用于吸收熱膨脹的尾纖，與襯有耐火材料的集管連接。在對(duì)流段，空氣、天然氣和蒸汽對(duì)來(lái)自輻射段的熱煙氣進(jìn)行預(yù)熱。燃燒器釋放約50%的熱量傳遞到此過(guò)程中，大部分剩余熱量通過(guò)預(yù)熱反應(yīng)物和過(guò)熱中壓或高壓蒸汽回收。

離開(kāi)蒸汽轉(zhuǎn)化爐的過(guò)程氣體的溫度大于800℃，氣體熱量可用于蒸汽轉(zhuǎn)化爐下游的廢熱鍋爐（WHB），產(chǎn)生高壓蒸汽。SMR鎳催化劑易受硫影響。因此，在天然氣進(jìn)入管道之前，必須通過(guò)脫硫裝置清除原料中硫物質(zhì)，使原料中總硫含量低于0.2 mg/m3。