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巴斯夫中国
可持续发展

创新推动气候友好型化学品生产

Aerial drone view of stunning colorful autumn fall forest

气候保护被坚定贯彻于巴斯夫的全新企业战略之中。显著和长期降低我们的二氧化碳排放量需要发展新低碳科技。巴斯夫碳管理研发项目汇集了所有关注未来工艺的项目。

电加热:蒸汽裂解装置

化石燃料是化工行业最主要的二氧化碳排放源,因为化学过程需要使用能源。巴斯夫需要将蒸汽裂解装置加热到 850℃ 的温度,才能将石脑油裂解为烯烃和芳烃后,再进行进一步的加工。到目前为止,蒸汽裂解炉均使用化石燃料加热,也就是说,蒸汽裂解炉依靠天然气运行。

如果我们能靠可再生能源电力运行这些蒸汽裂解装置,将能减少 90% 的二氧化碳排放。

巴斯夫与沙特基础工业公司和林德集团签订了合作协议,将共同开发、证实电加热蒸汽裂解炉的解决方案。三家公司已经开始共同开发利用可再生能源电力,替代加热工艺一贯使用的化石燃料气体。通过这一聚焦石油化工行业其中一项核心工艺的创新方法,三家公司努力提供可行的解决方案,帮助化工行业显著减少二氧化碳排放。

“这项技术进步将成为化工行业迈向低排放的里程碑。我们不只是开发了世界首个蒸汽裂解装置的电加热概念,我们还想证明此类高温反应堆的关键组成部分具有可靠性。而资金支持和具有竞争力的可再生能源价格则是及时扩大这项技术并推动其工业应用的重要先决条件。”
Chairman of the Board of Executive Directors of BASF SE, Ludwigshafen, Germany, responsible for Corporate Legal, Compliance, Tax & Insurance; Corporate Development; Corporate Communications & Government Relations; Corporate Human Resources; Corporate Investor Relations

薄睦乐博士

巴斯夫欧洲公司执行董事会主席

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不产生二氧化碳制氢:甲烷热解

化工行业需要使用大量的氢。例如,巴斯夫将氢用作合成氨的反应物。在许多可持续的未来应用中,氢是不可或缺的能源承载和存储介质,因此,氢还将继续发挥更加重要的作用。

蒸汽重整是目前从天然气或煤提取氢气最主要的工业规模工艺。然而,这一工艺会释放大量二氧化碳。

巴斯夫正与合作伙伴共同开发利用天然气生产纯净氢气的新工艺技术—甲烷高温裂解技术。该合作项目由德国联邦教育与研究部(BMBF)资助,同时也是巴斯夫碳管理项目的一部分。甲烷高温裂解技术可将甲烷或天然气(主要成分是甲烷)直接裂解为氢气和固体碳。新工艺使用的能源相对较少,如果采用可再生能源力电,甚至还可以实现二氧化碳零排放。

该技术的可行性已在实验室得到验证,带有可移动炭床的初步反应堆概念经过实验室规模的测试后已产生了固体碳样本。接下来必须对高温裂解过程、反应堆设计和加热概念展开基础研究。耐热材料是另一个重点。该项目的新试点装置目前正在德国路德维希港基地进行调试。

目前尚不清楚高温裂解产生的碳颗粒将作何用处。总得来说,固体碳,尤其是高纯固体碳,可销售的市场非常多,例如铝、钢、轮胎和建筑行业等。固体碳的储存也基本上可以实现,因为我们产生的热裂解碳并非有害物质,且可以稳定储存。

该项目正在研究使用和储存热裂解碳的各种方法。

生物气体产生的生物甲烷也可以用作甲烷高温裂解的原材料。由此产生的热裂解碳可作为气候中和碳提供给其他行业,比如只能在有限范围内实现减排的行业。如果能将这种生物基碳储存起来或永久结合,则可以实现所谓的“负碳技术”。

我们正在探究各种可能性。只有解决了这些问题,我们才能建立试点装置。如装置可以成功运行,就能将甲烷高温裂解技术商用化。

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零碳排放产生工艺:甲醇

甲醇是化工行业的重要原料。因此,巴斯夫研究人员开发了生产这一基础化学品的气候友好型工艺,目的不只是要减少二氧化碳排放,更是要实现全流程的零碳排放。这一工艺是巴斯夫碳管理研发项目的一部分,现已开发完成。巴斯夫目前正在审核所有的使用方案。

工艺

巴斯夫的新工艺通过天然气或生物气体部分氧化产生合成气,不会排放任何二氧化碳。尽管甲醇合成和蒸馏可以基本原封不动地采用原有工艺步骤,但如果要收集和处理其中产生的废弃蒸汽则需要进行创新。首先,用纯氧燃烧(氧燃料燃烧)合成气。其次,通过巴斯夫的 OASE® 气体洗涤工艺完全去除废气中的二氧化碳。为确保这些二氧化碳不会丢失,并被再次用于甲醇合成,采集的二氧化碳将被重新送入该工艺流程之中。同时,还需要添加氢气作为生产甲醇的补充原料,氢气的生产过程同样不应排放二氧化碳。

零碳排放产生工艺:烯烃

烯烃是一种核心且大量的中间产物,巴斯夫尝试开发全新的低排放烯烃生产工艺,这一领域非常重要。目前,烯烃在 1000℃ 高温的蒸汽裂解装置中裂解石脑油制备而成。这一工艺会排放大量二氧化碳。

通过使用甲烷替代石脑油,并在电加热重整炉中重整可以避免排放二氧化碳。巴斯夫和林德集团的研究人员合作开发了一套强大的全新催化剂系统,可以通过甲烷干重整制备合成气。所制得的合成气可以借助中间产物二甲醚(DME) 转化为烯烃。

相比于石脑油,甲烷的能量含量略高,氢含量也更多。因此,烯烃生产工艺除了利用合成二甲醚产生的二氧化碳,还可以利用额外的二氧化碳。这样,烯烃生产工艺不仅实现了碳中和,还通过利用额外的二氧化碳产生“碳汇”。这意味着,如果使用可再生能源为电动重整炉供电,且加热过程不排放二氧化碳的话,烯烃生产工艺在整体上结合了二氧化碳。研发工作目前集中在干重整方面。重整炉电加热会是未来的选择,但这取决于电加热重整炉的研发进程。