在8月8日于江蘇宜興召開的第十一屆晉冀魯豫蘇皖六省化肥發(fā)展座談會上,山東省化肥和煤化工行業(yè)協(xié)會高級顧問楊春升指出,“雙碳”目標給行業(yè)帶來的不單純是壓力,其中也帶來新的機遇。
楊春升認為,作為氫和氨、醇產(chǎn)品的生產(chǎn)主體,只要能夠準確把握高質(zhì)量發(fā)展的科學內(nèi)涵,充分利用新形勢下出現(xiàn)的新機遇,在做好化肥和煤基化學品高端化發(fā)展的前提下,努力做好新時期煤炭清潔高效利用這篇大文章, 在新能源開發(fā)利用過程中,拓寬行業(yè)新的發(fā)展空間是大有希望的。
一方面是把煤制合成氣裝置打造成為清潔能源制氫及供氫的社會力量。楊春升介紹說,建立氫能源系統(tǒng)離不開可靠的氫氣供應。我國制氫原料當前仍以煤為主,62%以上,其他制氫原料包括天然氣、煉廠干氣、氯堿副產(chǎn)氫氣、甲醇制氫及電解水制氫等。煤制氫技術路線成熟,成本相對低廉,在我國氫能源系統(tǒng)從建立到形成的漫長過渡期中,煤制氫仍將是氫氣的主要來源。
楊春升指出,煤炭作為能源的功能隨著非碳新能源的開發(fā)將大幅度下降,但作為原料的功能卻難以被替代。國家在《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中提出,到2060年,我國非化石能源消費比重達到80%以上。按照能源消費總量60億噸標準煤測算,2060年我國仍將保留12億噸標準煤以內(nèi)的化石能源消費量。氮肥、甲醇及大批碳氫化合物生產(chǎn)中都要用到含碳物質(zhì)作為原料,因此,煤制氫工藝是難以被完全替代。
楊春升強調(diào),煤基合成氣不僅是氨、醇和眾多煤基化學品的原料,更應該成為新時期社會氫能供應的重要來源。今后國家可能會對排放二氧化碳實施征收碳稅等措施,煤制合成氣企業(yè)要想成為有競爭力的清潔氫能供應商,就必須有效降低煤制氫的二氧化碳排放量,把灰氫變?yōu)樗{氫甚至綠氫。
另一方面是拓展液氨和甲醇作為儲氫載體的社會功能。楊春升說,合成氨除了作為氮肥生產(chǎn)的原料之外,一個巨大的潛在應用領域是作為氫能的載體。氨的體積儲氫密度比液氫高2-4倍;氨的液化溫度只有-33℃,氫液化則需要降至-253℃左右,無論是車輛運輸還是管道運輸,液氨的難度都相對更低。
我國有非常成熟的氨運輸和分配體系,以氨儲氫、供氫是氫能的發(fā)展趨勢之一,儲能用氨有可能成為未來合成氨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要動力。
再次是開發(fā)液氨和甲醇作為零碳、低碳燃料的社會用途。氨和氧的燃燒反應產(chǎn)物為水和氮氣,因此氨的燃燒過程實現(xiàn)了零碳排放。隨著對綠色低碳和零碳燃料的不斷探索和深入實踐,合成氨產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被中外產(chǎn)業(yè)界普遍認為是最經(jīng)濟、可靠、實用的零碳燃料來源。
氨作為燃料在具體應用層面尚存在若干技術挑戰(zhàn):氨燃燒速度和熱值較低,不利于高效率的工業(yè)應用;氨不太容易點燃和實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。針對這些特性,業(yè)內(nèi)開始追求氨氫能源融合,作為實現(xiàn)高溫零碳燃料的重要技術路線。
2021年世界銀行發(fā)布的《海上運輸脫碳路線圖》,綜合評估確認氨氫燃料是船舶運輸中最有前途的零碳燃料。挪威、荷蘭、澳大利亞、沙特等國家均已啟動氨能大型項目建設,將氨作為未來能源國際貿(mào)易的新能源載體。德國正在討論修改規(guī)范,要求液化天然氣進口終端從2044年起具備進口綠氫或氫衍生物(如氨)的能力。
氨氫融合發(fā)展能夠充分發(fā)揮氨作為儲氫載體和零碳燃料的巨大優(yōu)勢。合成氨產(chǎn)業(yè)一旦被視為零碳燃料來源,將從化肥、化工領域大規(guī)?缭降胶竭\、海上風電、光伏、造船、儲能等領域。
甲醇是發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)不可或缺的一環(huán),是含氫量最高的常溫液態(tài)燃料;儲存、運輸便利,是理想的儲氫載體。甲醇用做燃料已推廣多年,用做儲氫載體,易于與新能源裝置耦合發(fā)展,通過車載甲醇制氫,具有明顯的成本和安全優(yōu)勢。甲醇的熱解和輸送比液氨更容易,缺點是仍有少量碳排放。
楊春升指出,要想進入新能源市場開拓發(fā)展空間,核心問題是必須切實抓好煤制氫和氨醇的減碳工作。一是通過工藝優(yōu)化減排一塊。企業(yè)可結合自身情況開展清潔能源替代改造,落實能源梯級利用和余熱余壓回收利用,推動企業(yè)產(chǎn)品結構、生產(chǎn)工藝、技術裝備優(yōu)化升級,通過工藝優(yōu)化降低碳排量。
二是利用二氧化碳資源化技術吃掉一塊。煤制氫所產(chǎn)生的二氧化碳濃度高而且排放集中,省去了碳捕捉環(huán)節(jié),回收成本可大幅降低。隨著新技術的開發(fā),二氧化碳制化學品的新技術不斷涌現(xiàn),如二氧化碳加氫制甲醇、二氧化碳生產(chǎn)碳酸二甲酯、二氧化碳生產(chǎn)生物基化學品、二氧化碳生產(chǎn)可降解塑料等?拷吞锏钠髽I(yè)可以直接將二氧化碳輸往油田回注采油。
魯西化工與中化中央研究院低碳化工研究中心及西南院合作開發(fā)的“低能耗兩段式二氧化碳加氫制甲醇技術” 6月30日順利通過石化聯(lián)合會的科技成果評價,總體技術處于國際先進水平,為二氧化碳資源化利用提供了又一項工程示范。
三是通過與新能源耦合發(fā)展均掉一塊。山東省4月發(fā)布的《工業(yè)領域碳達峰工作方案》提出要加快工業(yè)綠色微電網(wǎng)建設,引導企業(yè)和化工園區(qū)加快分布式光伏、分散式風電、多元儲能、高效熱泵、余熱余壓利用、智慧能源管控等開發(fā)運用,為化肥企業(yè)進入新能源領域耦合化工產(chǎn)品生產(chǎn)提供了政策支撐。
楊春升認為,只要能夠找到二氧化碳資源化利用的技術途徑,以煤為原料的氮肥、甲醇企業(yè)完全可以實現(xiàn)低碳化發(fā)展,在新的領域闖出一片新天地。
楊春升指出,未來10年甚至更長時間經(jīng)濟發(fā)展都還要仰仗煤、油、氣等化石能源。我們要牢牢把握住這最后的窗口期,破除習慣性的發(fā)展思維,在創(chuàng)新中實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展,努力使化肥和煤化工這個“傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”在新的發(fā)展空間中煥發(fā)生機,轉(zhuǎn)化成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。