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“氨经济”席卷日本或成减排新救星

作者:庞晓华 来源:中国石化报 发布时间:2022-05-27 浏览:

中国储能网讯:据《化学与工程新闻》近日消息,三井化学和其他3家日本公司将展示把甲烷转换为氨,并作为裂解装置主要燃料的可行性。而且他们并不孤单,日本政府和各大公司似乎都发现了氨的用处。


日本经济产业省表示,日本氨消费量到2030年将达到400万吨。李璐供图


日本政府积极推动

日本计划,到2030年,将温室气体排放量减至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,新政策可能使日本每年氨消费量增加两倍,到2030年达到400万吨,到2050年,日本希望将所有燃煤电厂的燃料转化为氨,每年氨消费量将达到3000万吨。三菱瓦斯化学公司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”。

但直到最近,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,它仍是主要的化肥和化学品原料,这意味着化工和航运业的公司知道如何安全处理它。在日本政府慷慨资助的诱惑下,一些化学公司已着手进行技术开发和示范项目,每个项目的投资都达到几亿美元。

氨的吸引力在于富含氢,而且比氢更容易运输,但不是任何氨都是清洁能源。氨是由氮气和氢气反应生成的,氮气是从空气中提取的,而氢气通常是通过甲烷重整生成的,但这一过程中会产生二氧化碳。所谓的清洁氨主要有两种:一种是绿氨,利用电解水制氢气,然后由氮气和氢气反应生成氨;另一种是蓝氨,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集并储存在地下。

开启清洁氨项目

日本清洁氨项目已经开始起步。2020年,沙特基础工业公司与日本能源经济研究所合作,从沙特向日本运送了40吨蓝氨,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等公司宣布,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。2015年,三菱瓦斯化学公司关闭了新泻工厂内的氨生产装置,停止了日本国内的氨生产,但仍在该工厂生产氨衍生物。2016年,三菱瓦斯化学公司投资印尼氨生产商PAU,PAU的合成氨工厂2018年开始投产,日本开始进口PAU合成氨工厂生产的氨。2021年,PAU开始一项研究,通过捕集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氨。

无论他们的生产状况如何,这4家公司多年来都积累了氨安全生产、运输和使用方面的专业知识。铃木表示,“我们多年来从事氨冷冻罐和高压罐的操作和维护,对专业船舶和地下管道的操作也储备了足够的知识。我们与其他3家公司正携手合作,在日本进口、生产和分销氨方面追求规模经济。此外,我们还把目光投向了海外项目,那里的清洁氨生产成本更低。我们希望在2030年前确保有竞争力的氨的稳定供应。而要做到这一点,公司需要建设更多的基础设施来处理氨。例如,当每年进口50万吨氨时,我们至少需要两个进口终端,而仅为这些终端建储罐就将花费8000多万美元”。

除了进口更多的氨,日本化学公司也在探索在本土生产绿氢。例如,旭化成公司希望利用剩余的可再生能源制氢。2021年8月,旭化成公司和日挥控股公司启动了一个项目,展示如何使用10兆瓦的电解水装置制造氢气,目标是实现在日本或海外的商业规模生产。日挥控股公司可持续发展项目经理表示,“我们的主要目标是建一个强大的系统,几乎不受发电波动的影响”。

替代裂解炉燃料

除了在发电厂取代煤炭,氨还可取代甲烷作为裂解炉燃料。裂解炉可将石脑油和其他碳氢化合物裂解成石化产品。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。三井化学公关人员表示,“考虑到碳定价和2030年清洁氨的市场估价,该技术具有成本优势”。

然而,氨并不是甲烷的简单替代品。例如,作为裂解炉燃料,它比甲烷燃烧得慢,这是双日机械必须考虑到的。双日机械是裂解炉燃烧器的设计者。

三井化学公关人员表示,“这4家公司可在研发方面贡献自己的专长”。这4家公司组成的财团计划在三井化学位于日本大阪的工厂内新建一座1万吨/年的石脑油裂解炉,并在那里进行验证测试。该财团稍后将在丸善石化位于日本千叶的工厂建一个更大的裂解炉进行验证测试。最终,三井化学希望看到该技术被全国乙烯生产商使用。三井化学表示,当日本乙烯生产商改用氨燃料时,碳排放量将比现在减少1040万吨。

研发制氨新工艺

被氨的潜力吸引的不仅是老牌的日本公司。东京工业大学初创企业Tsubame BHB开发了一种在更低的温度和压力下合成氨的工艺。该公司表示,使用东京工业大学细野秀雄教授设计的催化剂,该工艺可将温度降低25%、压力降低逾75%。

该公司计划在味之素公司川崎工厂的装置中测试该工艺。味之素公司是氨基酸生产商,也是Tsub-ame BHB的股东。Tsubame BHB想在生产氨基酸、化肥和其他化学品的工厂建大量小型氨装置,提供用于沉积氮化膜的氨。

Tsubame BHB首席执行官渡边政宏表示,“在本地生产氨供本地消费具有优势,所需氢气可从当地可再生能源中获得”。

该公司还计划通过日本政府和东京电力、千代田等公司1月成立的合资企业,实现氨的大规模生产。该合资企业还试图研发一种新的氨催化剂。

日本将氨转化为燃料的道路将是漫长而艰难的。但铃木受到多家公司和政府加入的鼓舞,“没人了解氨的全部情况,但是时候讨论日本氨工业的发展,并采取行动了”。

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关键字:氨经济

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