绿色甲醇

20230612 全球绿色甲醇产业发展提速

《 中国能源报 》( 2023年06月12日 第 12 版)
 近日,埃及石油与矿业资源部宣布,与挪威达成绿色甲烷生产项目合作。为达成这一生产项目合作,双方将投入约4.5亿美元。该项目一旦建成,有望成为埃及、乃至整个中东地区首个绿色甲醇生产项目。

事实上,除中东地区外,欧洲、北美等地区也纷纷开启绿色甲醇生产计划,不仅针对绿色甲醇生产技术进行研发投资,而且积极探索绿色甲醇应用场景。

据了解,绿色甲醇相关项目在全球多地陆续落地。去年下半年,全球航运巨头马士基与埃及政府达成合作协议,埃及政府表示将投资150亿美元用于生产船用绿色清洁燃料。同年,马士基还与约旦政府签署绿色船用燃料谅解备忘录,马士基表示将推动海事领域降碳,对绿色甲醇生产进行初步技术和经济可行性研究,一旦双方完成项目建设,每年有望向市场投入200万吨绿色燃料。西班牙、新加坡、美国等国能源公司也都在积极筹划绿色甲醇相关项目。

种种迹象表明,全球绿色甲醇市场有望迎来快速扩张。

中东有望建成首个项目

据埃及《金字塔报》报道,埃及国有石油公司埃及亚历山大国家炼油石化公司已经与挪威可再生能源开发商斯卡泰克公司达成合作协议,计划在埃及达米埃塔港口建立一座绿色甲醇生产工厂,预计每年能够生产4万吨绿色甲醇。下一步,年产能可提高至20万吨。

根据埃及石油与矿业资源部公开发布的声明,该绿色甲醇生产项目将配套建设发电容量为4万千瓦的光伏电站和12万千瓦的风电场,再配套建设一座海水淡化厂和甲醇燃料储存站,并将配备装机容量为60兆瓦的绿氢产能。

埃及政府强调,该绿色甲醇生产项目将是埃及乃至中东地区“首个该类型项目”,建成后将为埃及化工行业带来新的出口机遇,助力埃及成为全球船舶绿色燃料供应方。

埃及石油与矿业资源部长塔里克·毛拉表示:“该协议是埃及石油行业与国际领先公司达成的重要合作,也是埃及在建设绿色能源项目和生产低排放燃料道路上取得的新进展。”

或成脱碳利器

据了解,不同于传统利用天然气生产甲醇的方式,绿色甲醇生产往往使用风光等可再生能源电力,与使用传统化石燃料制取甲醇的方式相比,全过程产生的碳排放量微乎其微。

对于埃及来说,绿色甲醇是实现绿色低碳发展中的一大措施。2022年以来,埃及政府陆续公布了一系列能源和气候政策,大力推动能源产业绿色低碳转型。埃及政府制定的《2035年综合可持续能源战略》显示,到2035年,埃及可再生能源发电量将提高到42%。去年5月,埃及政府还发布了《国家气候战略2050》,提出将降低全国碳排放量、提高可再生能源使用水平,绿氢和绿色甲醇便是受到青睐的低碳能源。

在斯卡泰克公司董事长泰拉·皮尔斯克格看来,绿色甲醇产业发展还将为埃及经济增长提供助力。“以具有竞争力的价格持续提供高质量的绿色燃料,将帮助埃及成为绿色化工产品生产和出口国,让埃及成为全球航运业绿色燃料的生产集散地。”

实际上,不仅埃及,受气候目标推动,全球范围内,绿色甲醇市场已明显升温。根据欧盟委员会发布的数据,2021年,欧盟二氧化碳排放量中约有3%来自于海运交通;为达成欧盟既定的气候目标,欧盟需要“加强海运交通领域对气候目标的贡献”,大力推动海运交通领域降碳,而绿色甲醇正是欧盟选中的脱碳利器。

市场潜力有待挖掘

在业界看来,虽然当前绿色甲醇生产成本仍高于传统甲醇,但在政策刺激、资金投入的推动下,绿色甲醇产量有望大幅增长。

国际可再生能源署曾预测,未来甲醇市场中可再生甲醇的供应占比将逐步提高,到2050年,有望达到3.85亿吨。

与此同时,值得注意的是,绿色甲醇下游应用场景也在不断拓展。全球绿色甲醇需求已出现增长态势,尤其对于航运业来说,绿色甲醇已成为替代化石燃料的首选。

据全球最大甲醇生产商梅塞尼斯公司预测,未来5年内,全球甲醇需求量将以3%的年复合增长率逐年上涨,每年将增加1400万吨,增量主要是可再生资源生产的绿色甲醇。另据行业研究机构DNV最新发布的数据,截至今年3月底,全球范围内已有25艘甲醇燃料船投入运营,81艘新建甲醇燃料船下了订单。

20230306绿色甲醇路线受追捧

《 中国能源报 》( 2023年03月06日   第 10 版)

“理解双碳目标,切入点是气候履约,核心是产业竞争,关键是科技的比拼。”在近日举办的甲醇能源制备工程化技术交流会上,中国科学院上海高等研究院研究员王慧指出,“目前全球都在寻求低碳化、去碳化和零碳化的途径,即减少对碳资源的依赖并提高碳转化的能效、碳效和经济性。未来我国能源结构中仍有一定的化石能源使用量,若要实现净零排放,发展碳循环是唯一技术选择。”

王慧所指的碳循环,即二氧化碳的规模化、资源化利用技术——二氧化碳加氢制绿色甲醇。由于不仅能够消纳大量二氧化碳,还能够解决氢的储运问题,当前绿色甲醇制备技术正受市场热捧。

  • 双碳目标:净零排放

    • 甲醇固碳:作为原料使用

    • 甲醇减碳:作为能源使用

实现二氧化碳资源化利用

甲醇作为重要的工业原料和能源载体,在传统化学领域和能源领域均有重要应用。在传统化学领域,油漆、溶剂、合成纤维等都是甲醇的终端产品;在能源领域,甲醇是清洁的燃烧燃料,与传统化石燃料相比,可实现二氧化碳减排59%,且在规模效应下经济性与燃油车相当。

“为了解决我国能源安全问题,减少对石油的依赖,过去很长一段时间内,国内都在发展煤化工,比如煤制油、煤制甲醇。但随着‘双碳’目标的提出,煤制甲醇的发展受到限制,因为这个过程中会排放大量二氧化碳,合成1吨甲醇大约需要排放3吨左右的二氧化碳,这就是为什么现在一定要走绿色甲醇路线。”中国科学院大连化学物理研究所研究员王集杰表示。

所谓绿色甲醇,是指在生产过程中碳排放极低或为零时制得的甲醇。与传统煤制甲醇生产工艺不同,二氧化碳加氢气可在催化条件下合成甲醇,实现了二氧化碳资源化利用。数据显示,每生产5吨甲醇可消耗7.5吨二氧化碳。

“绿色甲醇是代替燃油的碳中性基石能源。”王慧表示,“它以二氧化碳和绿氢或副产氢为原料,制备过程负碳排放,燃烧后排放水和二氧化碳,净排放为零。”

除此之外,甲醇可在常温常压条件下运输储存,可在现有燃油运输、加油站体系的基础上快速改进,升级成本低。甲醇燃料在车用、船用、大功率甲醇发电机、甲醇燃料电池发电等领域已有较为成熟的应用案例。

“根据国内目前甲醇消耗情况测算,全国每年至少有2000万吨的绿色甲醇需求量,这相当于每年可直接消纳二氧化碳3000万吨,间接消纳二氧化碳 1亿吨,相当于增加森林种植面积2万平方公里。”麦芬隆(上海)环境工程技术有限公司副总经理赵勇表示。

解决氢能储运难题

实现二氧化碳的资源化利用、从碳的正排放到负碳排放外,绿色甲醇还是很好的二次能源储运载体,作为良好的长周期大规模储氢载体拥有众多优点。

“未来的能源利用形式一定是聚焦到可再生能源上的,但目前可再生能源的代表风电和光伏,最主要的利用方式是发电。随着未来电力系统比例上升到65%—70%,上游的电力系统要带动下游用能端的电气化,剩下的30%—35%就要走氢能路线,但氢能体积能量存储密度比较低,需要一些新载体,甲醇正是很好的载体。”王集杰指出。

目前,氢能是各大公司发力新能源的重要方向,但氢气的储运一直是瓶颈。比如,液态储氢方式,它需要在高压超低温条件下储存,长期存储能耗高,且储氢密度只有6%wt,液化1kg氢需要消耗6度电,能量损失约40%。高压储氢方式存在同样的问题,这种方式长期存储有损耗,储氢密度仅1.5%wt,压缩会损耗约20%的能量,且存在高压爆炸风险。

甲醇作为氢的载体,可以长期储存,储氢密度13%wt,安全等级等同汽油,且可以直接作为燃料、原料,转化过程的能量损失约15%。

“甲醇可以说是打通可再生能源到终端绿色能源动力的桥梁。”王慧说。

商业化应用加速

绿色甲醇制备的原料:绿氢和$CO_2$ 在地理位置上并不一定耦合,需要将绿电输送到$CO_2$ 生产端制备绿氢

据了解,目前常用的二氧化碳加氢制绿色甲醇工艺路径中,二氧化碳主要来源于地热伴生气、油田伴生气、火电厂排放气、高炉尾气、石灰窑烟气等的碳捕集,氢气来源主要包括电解水制氢、高炉气副产氢、焦炉气副产氢以及化工副产氢。

王慧指出,当氢气成本低于8元/公斤,碳捕集成本低于100元/吨时,绿色甲醇成本约2154元/吨,具备经济性。若加上碳税成本,绿色甲醇的价格优势更大。

“这是可以实现的,对于一些高浓度二氧化碳,比如油田伴生二氧化碳,捕集成本非常低;一些弃电制绿氢的平均电价已低于每千瓦时0.15元,制氢成本可低于每公斤8元;另外,副产氢可直接分离利用,远低于电解水制氢成本,综合氢气低于每公斤8元。”王慧表示。

可喜的是,二氧化碳加氢制绿色甲醇技术目前已有多个应用项目落地、投产。

今年2月,河南省顺成集团、吉利科技集团等共同出资建设的11万吨/年绿色甲醇、联产7万吨/年LNG项目正式投产,这是我国投产的首套、全球规模最大的二氧化碳加氢制绿色甲醇项目。项目总投资6.5亿元,采用工业尾气捕集的二氧化碳和焦炉气副产氢制取绿色甲醇,同时联产LNG,具有较好的经济性。

在连云港,盛虹集团旗下的斯尔邦石化10万吨/年二氧化碳制甲醇项目已于2021年10月启动开工仪式,预计2023年第三季度投料试车。该项目将工业尾气中的二氧化碳进行回收,氢气来源于化工副产氢,预计可消纳吸收二氧化碳15万吨/年。值得注意的是,该项目还将产业链向下游延伸,形成了“二氧化碳捕集利用—绿色甲醇—新能源材料”产业链,最终可生产出光伏级EVA树脂,用于光伏发电。

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