随着我国“双碳”目标的提出,包括化工行业在内的碳密集产业对低碳减排解决方案的需求正在持续增长,多种创新技术不断涌现。其中,可将炼油厂或工厂、发电厂排放的二氧化碳从源头上捕获并进行储存的碳捕集、利用和封存(CCUS)技术成为助力实现行业低碳转型的选择之一。全球碳捕集与封存研究院所发布的《全球碳捕集与封存现状2020》报告指出,对于脱碳难度较大的行业(如炼化行业),采用CCUS技术可有效助力行业实现节能减排、达成零排放目标。
国际能源署的数据显示,2020年全球通过CCUS项目捕集和封存/利用的二氧化碳为4000万吨。为了满足国际能源署用于描绘全球按计划实现气候能源目标的可持续发展情景(SDS,Sustainable Development Scenario),CCUS项目的能力需提高20倍以上,才能在2030年前实现8.4亿吨/年的二氧化碳捕获能力,以实现可持续发展情景中将全球气温上升控制在1.65℃以内的目标。
结合清洁能源 突破发展瓶颈
CCUS技术拥有广阔的应用前景,然而支持碳捕获和封存技术(CCS)及设备的稳定运营会产生更高的成本,这是目前困扰CCUS大规模投入炼化等行业、实现商业运营的主要障碍之一。因此,如何在设备运营中减少能耗及运营成本,将成为未来CCUS技术改进的主要任务。
鉴于目前CCUS技术的较高成本,将该技术纳入清洁能源技术范畴统筹考虑,并率先运用在清洁能源等相关领域,是实现CCUS技术落地的方式之一。 例如将制氢技术与CCUS技术有机结合,在制氢过程中增加碳捕集和封存应用,可在扩大氢能产能同时,促进CCUS技术的推广和应用。
例如,沃巴什谷资源有限责任公司(Wabash Valley Resources LLC)在其位于美国印第安纳州西特雷霍特(West Terre Haute)的气化厂改建项目中采用霍尼韦尔的一系列CCUS技术,每年将捕集和封存165万吨二氧化碳并生产清洁氢能。该项目是美国迄今为止最大的碳封存项目之一。
在该项目中,霍尼韦尔UOP负责提供技术授权、基础工程设计和专业设备,包括模块化MOLSIVTM分子筛脱水装置、模块化Ortloff 二氧化碳分馏装置和PolybedTM变压吸附 (PSA) 装置,用于分离气化装置中的二氧化碳和处理合成气。
Ortloff 二氧化碳分馏技术可生产高纯度的液态二氧化碳流,同时分离出将由变压吸附装置纯化的富氢流。二氧化碳流将被送往永久性地质封存,而富氢流则可作为氢气涡轮机燃料用于发电。此外,富氢流还可用于化学合成,或作为清洁的运输燃料销售。
携手行业伙伴 推广CCUS技术应用
霍尼韦尔拥有领先的碳捕集技术组合,并不断与行业伙伴携手创新,实现以更低的成本捕集发电厂和重工业等行业排放的二氧化碳。例如,霍尼韦尔近期宣布与美国得克萨斯大学奥斯汀分校达成技术许可协议,利用得克萨斯大学奥斯汀分校专有的先进溶剂技术开发针对电力、钢铁、水泥等行业的创新解决方案,降低工厂新设备或现有设备中燃烧烟气产生的碳排放。该解决方案将有效助力相关行业满足监管要求,实现可持续发展目标。
得克萨斯大学奥斯汀分校的专利碳捕集解决方案采用先进的溶剂技术,具有设备规模小、效率高、成本低等优点,能够在北美和欧洲现行的二氧化碳政策框架下实现项目的经济可行性。对于典型的燃煤发电厂(装机容量为650兆瓦),应用该先进溶剂技术每年可捕集约340万吨二氧化碳,相当于减少近73.5万辆汽车的年排放量。
这种点源式二氧化碳去除技术既可用于现有工厂设备改造,又可集成到新建项目中。该工艺流程先通过溶剂吸收二氧化碳,然后输送到脱离塔将二氧化碳和溶剂分离。分离出的二氧化碳被压缩并进行地质封存,或用于其他目的。这项技术可为世界各地成千上万的发电厂和工厂创造巨大的减排机遇。
本次与得克萨斯大学奥斯汀分校达成的技术许可协议拓展了霍尼韦尔领先的碳捕集技术组合。目前,每年有1500万吨二氧化碳通过霍尼韦尔的二氧化碳解决方案工艺技术被捕集并封存或利用。凭借遍布全球的已实施项目,霍尼韦尔目前的碳捕集能力可达到4000万吨/年。
市场前景广阔 期待政策支持
CCUS技术在中国发展虽然起步较晚,但基于发电厂和煤炭气化的工业经验,中国在发展碳捕捉技术取得了快速进步,市场潜力向好。依靠与能效提升、终端节能、储能、氢能等多领域多技术共同组合,CCUS技术可为实现碳中和提供经济可行的解决方案。随着“十四五”能源规划和“双碳”目标的制定与落实, CCUS技术的发展将迎来新的机遇与前景,为炼化等行业实现低碳转型带来福音。
除此之外,CCUS技术推广及落地还需要相关政策的支持,促进产业链上下游企业协同攻关,加快推动技术装备研发与规模化应用。建议将相关技术列入国家重大低碳技术范畴,明确发展重点和关键环节,加快出台促进技术创新升级和产业规模化发展的相关政策,制定发展路线图和中长期发展规划。此外,全国碳交易市场的深入发展也可有效刺激CCUS项目落地。
二氧化碳的捕集和封存是碳中和目标的一个重要的实现路径。除了CCUS技术,霍尼韦尔还拥有一系列减少碳排放的成熟技术,长期以来一直致力于通过提供创新产品与服务改善客户的环保表现和社会效益。在中国,霍尼韦尔将通过不断开发满足客户能源和环境需求的产品与技术,服务于中国的“碳达峰”和“碳中和”目标,与中国合作伙伴共同塑造可持续发展的未来。