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蓝氢范式转变:重整和捕获并储存(CCS)的综合优化(下)

来源: 更新:2021-04-09 19:00:03 作者: 浏览:1477次

微调技术
    安德森说:“几年前,我参与撰写了英格兰北部的H21报告。”我们分析了蒸汽甲烷重整装置(SMR)和自热重整装置(ATR)技术的成本、性能和能效。但这只是一项概念性研究,也是我们目前正在进行的有关项目的先驱。“

    他说:“H21考虑了9列货运量庞大的自热重整装置(ATR)列车。当前项目中将要生产的氢气的等值额定热值为600兆瓦,被称为“H2H Saltend”。H2H Saltend是零碳亨伯愿景的关键组成部分。

                

    安德森继续说:“我们正在进行竞争, 为蓝氢计划选择技术供应商和项目执行合作伙伴。他们的想法将建立在我们的愿景之上, 并将决定构建的细节。我们希望在未来几十年里,作为英国能源基础设施的一部分,一个安全、低碳、低风险的过程能够可靠而高效地运行。我们对探索实现这些目标的最有效途径持开放态度。“

    蓝氢生产技术的微调在一定程度上将来自对任何方案所需能源和化学原料的详细了解。蒸汽甲烷重整装置(SMR)和自热重整装置(ATR)都可以与下游变换反应器相结合,以优化氢气或合成气的生产。安德森说:“H2H Saltend项目专注于为工业、电力和氨气生产氢气。”使用自热重整装置(ATR)的主要优势将可以实现的规模,具有高碳捕获率和高能效。“

    蒸汽甲烷重整装置(SMR)和自热重整装置(ATR)的一个根本区别在于,反应的热量是在自热重整装置(ATR)内产生的,而蒸汽甲烷重整装置(SMR)需要从天然气燃烧中获得外部加热。这意味着自热重整装置(ATR)只有一个高压烟气流用于碳捕获处理,而蒸汽甲烷重整装置(SMR)有需要碳捕获的高压和低压烟气流。通过高压操作可以降低碳捕获设备的体积和成本,这使得自热重整装置(ATR)与蓝氢生产高度兼容。

              

完美的压力
    操作压力,因此产品气体输送压力,是蒸汽甲烷重整装置(SMR)和自热重整装置(ATR)的另一个区别。自热重整装置(ATR)可以在更高的压力下运行。如果必须将氢气注入高压天然气管道,以便输送到英国约克郡乃至更远的城市,这是一个好处。

    在整个碳捕捕获并储存(CCS)计划的某个时刻,二氧化碳必须加压到200帕左右才能注入地下。碳捕获过程在接近大气压的情况下产生二氧化碳。亨伯工业集群设想的碳捕获管道网络的运行压力尚未确定,目前正在考虑各种选择。

    可以想象,从与亨伯河口几个工业和化工枢纽相关的碳捕获计划中,二氧化碳可能在20到80帕之间被收集到支线管道网络中。然后可能会有一个单独的压缩站,将压力提高到200帕,以便向海上传输。最佳网络将取决于捕获的二氧化碳来源的混合和位置以及碳捕捕获并储存管道登陆的精确位置。

     安德森证实,“高压管道对于长距离传输是必不可少的,这样才能保证气体流动时的压力下降。”它们也更窄,所以需要的钢材更少。但由于处于高压状态,管道需要更坚固的管壁,这意味着更多的金属或更昂贵的合金。为二氧化碳管网的每一段确定完美的运行压力是一项复杂的任务,不能脱离其他工艺参数来做出决定。”

                 

集成空分设备…...
    蒸汽甲烷重整装置(SMR)不需要纯氧。另一方面,自热重整装置(ATR)做到了。这意味着如果使用自热重整装置(ATR)技术,必须建立空分设备(ASU)。
    要实现600兆瓦的氢气生产,空分设备每天需要生产1200至1300吨氧气。这将使它成为英国最大的设备之一。

    在重整装置的下游,一些蓝氢计划还将整合一个蓝氨厂。这将需要氮气作为化学原料与氢气反应生成氨气。氮气将在空分设备中与氧气一起生产。自热重整装置(ATR)、空分和合成氨气工艺是高度集成和相互依赖的。

    氢气、合成气和氨气生产方案的综合流程优化, 结合相关的空分和碳捕捕获并储存将是一个非常复杂的流程。优化蓝氢生产需要一种范式转变,将重点放在协同效应上,超越补充性解决方案。但结果将是能源效率和具有竞争力的经济。整体流程集成的结果将远远大于各部分的总和。

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