低碳发展绿皮书

霍尼韦尔2022低碳发展绿皮书 目录 1碳捕集技术...............................................................................................................................................42清洁煤化工技术.......................................................................................................................................53储能............................................................................................................................................................74氢氟烯烃(HFO)——低全球变暖潜值产品........................................................................................95可再生柴油、航空燃料和石脑油技术..............................................................................................126塑料循环................................................................................................................................................147以数字化技术促进可持续发展..........................................................................................................15 2020年9月，中国在第75届联合国大会上宣布，将力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。中国的碳减排决心彰显了大国担当和决心，获得了国际社会的广泛认可。中国制定了一系列具体目标和监管细节 的措施，包括提出完整、准确地全面贯彻新发展理念的建议，以有效实现碳达峰和碳中和目标，以及建设碳交易市场，暂停高排放项目，努力将增长道路转向更可持续的方向。 然而，这条道路上充满了挑战。仅举几个例子： 中国最大的碳排放源是电力行业，其排放量约占全国二氧化碳排放总量的40%1。中国的大多数电厂都是燃煤发电厂，这些电厂会排放低浓度、低压的二氧化碳。与此同时，中国的钢铁产量占全世界的一半以上1。中国的钢铁行业也会排放大量低浓度低压二氧化碳。另一个排放大量低浓度低压二氧化碳的行业是水泥行业1。在中国，这三个行业的二氧化碳排放量达到全国排放总量的60%以上1。如果不大幅减少这三个行业的二氧化碳排放量，中国的碳中和解决方案就是一纸空谈。 解决方案：霍尼韦尔碳捕集、利用和封存(CCUS)技术 中国居民的生活水平不断提高，GDP持续稳步增长，这推动了对由化石燃料制成的化学品和材料的需求。中国的主要化石燃料储备是煤炭。因此，以可持续的方式发展煤制化学品行业对中国至关重要。 解决方案：霍尼韦尔清洁煤化工技术 为了实现碳中和，风能和太阳能等可再生能源将在中国未来的能源构成中扮演重要角色。然而，要稳定来自可再生能源的电力输出，大规模储能是关键所在。 解决方案：霍尼韦尔液流电池储能技术 非二氧化碳温室气体排放是中国亟待解决的另一个难题。作为制冷剂和发泡剂的含氟烷烃的全球变暖潜值(GWP)非常高。例如，中国目前用于汽车空调的制冷剂主要是R134a，其GWP值是1300。2021年，中国宣布接受《蒙特利尔议定书》的基加利修正案，该修正案的目标是逐步减少使用氢氟碳化物(HFCs)，到2047年实现HFCs消耗量减少80%以上。霍尼韦尔可以帮助中国采用低GWP值的氢氟烯烃(HFOs)。以可用作R134a替代品的1234yf为例，其GWP值小于1。 除了上述技术，作为可持续发展领域的技术领导者之一，霍尼韦尔还研发了许多其他技术，并正在开展多项旨在减少人类碳足迹的研究项目。 持续航空燃料产品。2021年12月1日，美国联合航空公司在从芝加哥到华盛顿的航线上成功完成世界上首次使用由霍尼韦尔UOP的EcofiningTM技术制造的100%可持续航空燃料的商业飞行。 广泛的技术和产品组合、领先的专业知识以及在全球项目中的成功经验，使霍尼韦尔在中国的低碳之旅中发挥着自己独特的作用。 我们是研发可持续航空燃料(SAF)和可再生柴油的先驱。霍尼韦尔UOP的EcofiningTM工艺可以将动物脂肪、植物油、废弃食用油、海藻油等转化为可再生燃料。霍尼韦尔的创新技术是首个被用于目前最大化量产商业航空燃料的技术。2011年，霍尼韦尔和中国石油利用霍尼韦尔的技术在中国联合生产了50公吨由能源作物荠蓝转化而来的可持续航空燃料。中国国际航空公司在国内飞行中测试了该可 2021年10月，霍尼韦尔推出了另一种可持续技术UpCycle，该技术可以将废塑料转化为塑料油，作为制造塑料的原料。 总而言之，我们广泛的技术和产品组合、领先的专业知识以及我们在全球项目中的成功经验，使霍尼韦尔在中国的低碳之旅中发挥着自己独特的作用。 1.碳捕集技术 在中国，燃煤发电厂的煤炭消耗量在所有行业中位居第一。虽然2010年代整体用电量继续攀升，各地仍新建燃煤发电厂以满足用电需求，但国家能源局在2017年取消了相当于120吉瓦产能的燃煤电厂许可证，以遏制燃煤电厂的建设步伐。然而，根据能源与清洁空气研究中心2021年8月的数据，中国在2021年上半年宣布了43个新建煤电机组。连同拟建的高炉，每年将新增约1.5亿吨的温室气体排放量。在最近的煤电危机中，对煤电机组的依赖、煤炭储量的枯竭、进口价格上涨以及装运和生产的放缓共同导致工业用电受到广泛限制。 此，它会在燃烧后烟气端排放大量二氧化碳。 减少来自燃煤发电厂、钢铁厂和水泥厂的二氧化碳排放是中国实现碳中和计划的重要组成部分，碳捕集、利用和封存(CCUS)技术是实现这一目标的有效途径。霍尼韦尔在2021年宣布，它将利用美国德克萨斯大学奥斯汀分校的专有先进溶剂技术，打造一种面向发电厂、钢铁厂、水泥厂和其他工业工厂的新产品，以降低新装置或现有装置捕集烟气中CO2时的运行成本。该解决方案为这些行业提供了一个额外的工具来满足监管要求和可持续发展目标。这一新产品基于霍尼韦尔超过70年的碳捕集技术。根据国际能源署(IEA)的数据，2020年，全球CCUS项目每年捕获和封存/利用4,000万公吨二氧化碳3，其中1,500万吨二氧化碳通过霍尼韦尔的二氧化碳工艺捕获。对于一座典型发电厂（650兆瓦容量），应用先进的溶剂碳捕集技术后，每年可以捕获约340万吨二氧化碳，相当于735,000辆汽车的排放量4。 通过世界各地的已安装项目，霍尼韦尔目前每年有能力捕获4,000万吨二氧化碳。与传统的碳捕集技术相比，霍尼韦尔UOP先进溶剂技术可以： •节省投资•节省二氧化碳捕集运行成本 第二大碳排放行业是钢铁行业，它使用煤炭来提供电能和还原剂一氧化碳。中国的钢产量几乎占全球钢产量的一半2。钢铁行业排放的大部分二氧化碳来自高炉，高炉会产生含有二氧化碳的低压气流。 水泥行业使用碳酸钙(CaCO3)和大量电能，因 与传统碳捕集技术相比，霍尼韦尔UOP先进溶剂技术具有以下优势： 之间的烟道气所需要的能量在2.1千兆焦耳/吨二氧化碳和2.4千兆焦耳/吨二氧化碳之间。 3)该 溶 剂 具 有 更 高 的 耐 热 氧 化 降 解 性， 允许汽提塔在更高压力下作业。汽提塔的温度越 高， 汽 提 塔 顶 部 的 二 氧 化 碳 压 力 就 越 高(5 ~ 6 barg)，这可以节省二氧化碳在高压下运输和封存之前的压缩成本。 1)该溶剂与二氧化碳反应具有快速的反应动力学，因此可以减小吸收塔的规模以节省投资。 2)这一创新热交换设计下，溶剂再生需要耗费的能量较低。通常来说，浓度在4%到20% 2.清洁煤化工技术 中国是全球最大的煤炭生产国和消费国。然而，在所有化石燃料中，煤炭燃烧所生成的二氧化碳排放量最多。同时，煤炭也是中国储量最大的化石燃料。中国政府已经认识 到，在可预见的未来，煤炭的利用对中国具有重要的战略意义，其关键是如何以可持续的方式使用煤炭。 除了先进溶剂技术之外，UOP还拥有很多种碳捕集技术，如变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)、膜技术、液态二氧化碳分离，适用于不同二氧化碳进料源。蓝氢是一种清洁氢，由化石燃料制得，其制造工艺中采用了碳捕集技术。霍尼 韦尔UOP将变压吸附和低温二氧化碳分离技术结合起来，可经济高效地生产蓝氢。这种新技术的氢气回收率比传统变压吸附技术高，并且可以将液态二氧化碳通过泵加压实现封存，比气体压缩法更加节能。 霍尼韦尔UOP拥有很多种碳捕集技术，如变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)、膜技术、液态二氧化碳分离，适用于不同二氧化碳捕集应用的不同二氧化碳进料源。 霍尼韦尔UOP蓝氢技术可以应用于新的制氢装置，也可在改造后应用于现有的灰氢生产装置。上述烟道方案利用甲烷蒸汽重整工艺(SMR)从制氢装置中捕获二氧化碳。在中国，大多数氢气是通过煤炭汽化或水煤气变换反应从煤炭中制得的。蓝氢技术也适用于中国的此类制氢装置。 低温分馏能够以低成本捕获上述工艺中排放的二氧化碳，并且能够额外生成大量高纯度氢气。在该方案中，H2PSA分离氢气的PSA的尾气经过压缩、干燥、冷凝和分馏，产生高纯度液态二氧化碳流。如果需要的是液态产品，在单个装置的作业中结合分离和液化可以为企业节省能源。2011年，UOP的Ortloff二氧化碳分馏工艺已经在液化天然气(LNG)应用中实现商业化。 利用钢铁生产中的焦炉煤气(COG)制氢b 2020年， 中 国 的 粗 钢 产 量 占 全 球 总 产 量 的56.5%，这使得钢铁行业成为中国第二大煤炭用户。在钢铁行业中，焦炉煤气(COG)是生产过程中煤炭焦化过程的副产品，被认为具有很高的价值。一吨焦炭通常会产生大约360立方 米的焦炉煤气。中国每年生产700亿立方米焦炉煤气，仅有20%被用作燃料5。在适当的技术条件下，焦炉煤气可以成为一种优异的大量制氢的原料。 霍尼韦尔UOP是变压吸附(PSA)技术的发明者，该技术有助于从焦炉煤气中提纯氢气。霍尼韦尔UOPPolybedTMPSA变压吸附系统的可靠性更高。 目前正在研发一项新技术，旨在更大限度地利用焦炉煤气制氢。 由霍尼韦尔UOP在50多年前发明的变压吸附(PSA)技术有助于从焦炉煤气中提纯氢气。UOP PolybedTMPSA系统可以更可靠地获得高纯度氢气，可满足化学合成、氢燃料电池等严格的下游应用要求。2021年，宝武钢铁旗下的上海宝氢气体工业有限公司宣布采用霍尼韦尔UOP PSA技术对其在上海宝山的焦炉煤气进行净化，以供上海的氢燃料电池站使用。鉴于氢冶金未来在钢铁行业中的应用，霍尼韦尔 目前，工业上使用一氧化碳(CO)作为还原剂从氧化铁(Fe2O3)中炼铁，过程中会排放二氧化碳(CO2)。由于Fe2O3可以与H2反应生成铁和水（无CO2排放），氢气是炼铁的极好还原剂。在钢铁行业，使用成本较低的绿氢炼铁将有助于该行业大幅减少二氧化碳排放。 3.储能 可再生能源在中国的碳中和目标和战略中变 得 越 来 越 重 要。 由 于 太 阳 能 和 风 能等可再生能源发电具有不稳定性，大规模储能可以帮助管理能源的高峰和低谷，在能源 转型