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日本积极打造氨能经济
2022年10期 发行日期:2022-05-16
作者:■ 庞晓华 编译

  近日,日本三井化学和其他三家公司即将展示将甲烷转换为氨作为裂解装置主要燃料的可行性。在整个日本,政府和各大公司似乎都重新发现了氨的用处。

政府积极推动氨能经济

  日本计划到2030年将温室气体排放量减少到2013年的46%。与许多能源不同,氨在燃烧时不会排放二氧化碳。在对核能持谨慎态度,而且当地可再生能源的选择很少的情况下,日本政府认为氨是一个可行的减少温室气体排放的能源解决方案。

  日本经济产业省表示,新政策可能会使日本每年的氨消费量增加两倍,到2030年达到400万吨。到2050年,日本希望将所有燃煤发电厂的燃料全部转换成为氨,每年的氨消费量将达到3000万吨。三菱瓦斯化学公司(MGC)基础化工部门总经理铃木伸之表示:“在火力发电方面,氨可能是日本的救星。”

  直到最近,氨似乎还不是一种前途光明的化学品。它是一种易燃、有毒的气体,在日本受到一些安全法规的监管。尽管如此,它仍然是一种主要的化肥和化学品原料,这意味着化工和航运行业的公司知道如何安全地处理它。在日本政府慷慨资助的诱惑下,一些化学公司已经开始了技术开发和示范项目,每个项目的投资都达到了数亿美元。

  所谓的清洁氨主要有两种:一种是绿色氨,由可再生电力分解水制氢气,然后由氮气和氢气反应生成氨;另一种是蓝色氨,是由传统的甲烷重整制氢气,然后由氮气和氢气反应生成氨,制氢过程中产生的副产品二氧化碳被捕获并储存在地下。

清洁氨项目开始启动

  日本清洁氨项目已经开始起步。2020年,沙特基础工业公司(SABIC)与日本能源经济研究所合作从沙特向日本运送了40吨蓝色氨,以测试进口氨用于发电的可行性。2021年12月,三菱瓦斯化学、宇部工业、住友化学和三井化学宣布计划在日本启动清洁氨研究项目。

  三井化学和宇部工业目前仍在日本生产常规氨。2021年印尼氨生产商Panca Amara Utama(PAU)开始了一项研究,通过捕获生产过程中产生的二氧化碳的方式将该工厂生产的常规氨变成蓝色氨。

  除了进口更多的氨外,日本化学公司也在探索本土生产绿色氢。例如,旭化成公司希望利用剩余的可再生能源通过碱性电解工艺分解水来制氢气。2021年8月,旭化成公司和工程公司日挥控股公司启动了一个项目,展示如何使用10兆瓦的水电解装置制造用于氨生产的氢气。其目标是以模块化的方式复制设置,以实现在日本或海外的商业规模生产。正确的控制系统是项目的关键。日挥控股公司可持续发展项目经理Mototaka Kai表示:“由于使用了可再生能源,我们的主要目标是建立一个强大的系统,几乎不受发电波动的影响。”

氨作为裂解炉燃料

  除了在发电厂取代煤炭,氨还可以在裂解炉取代甲烷作为燃料。裂解炉用于将石脑油和其他碳氢化合物裂解成石化产品。今年2月,三井化学与丸善石化、东洋工程和双日机械共同启动了该方案的可行性测试项目。三井化学的官员表示:“当日本国内乙烯生产商改用氨燃料时,二氧化碳排放量将比现在减少1040万吨。”

研发制氨新工艺

  被氨的潜力所吸引的不仅仅是老牌的日本公司。东京工业大学的初创企业Tsubame BHB开发了一种新的合成氨工艺,其温度和压力比传统哈伯-博施(Haber-Bosch process)制氨工艺更低。该公司表示,采用东京工业大学细野秀雄教授设计的催化剂,该工艺将温度降低了约25%,压力降低了75%以上。Tsubame BHB首席技术官横山利春表示,该工艺增加了氮的波动,并解除了氮分子中牢固的三键。


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