行业思考|绿色甲醇生产工艺与应用前景分析

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什么是绿色甲醇

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绿色甲醇定义目前国际上尚无统一标准,国际可再生能源署 (IRENA) 建议按生产原料来源将甲醇分为绿色、蓝色、灰色和棕色。当原料氢气和二氧化碳来源均为可再生时,所合成的甲醇可标注为绿色甲醇。根据全球甲醇协会研究报告,可再生氢气是指利用可再生能源制取氢气,可再生二氧化碳是指生物质来源二氧化碳或直接空气捕获二氧化碳。

甲醇燃料的优势

甲醇是一种无色透明液体,分子量小,含氧量高(50%),具有燃烧高效、排放清洁、可再生等特点,且常温常压下为液态,储、运、用较其他新能源和清洁能源更安全便捷。

(1)动力性能好

甲醇含氧,具有汽化潜热大、火焰传播速度快、燃烧热效率高,能量释放充分等特性。低速时动力性接近于传统汽油;高速时,通过增加压缩比,可以在很大程度上增加发动机的功率和扭矩,较同型号汽油发动机高10%,燃料经济性得到改善。

(2)减碳降污

甲醇燃料燃烧清洁,产物只有二氧化碳和水,排污不含硫氧化物和颗粒物。与传统燃料相比,由天然气制成的商业甲醇可以使硫氧化物的排放减少80%,氮氧化物减少99%,颗粒物减少95%,是国际上公认的清洁燃料。

甲醇不仅在燃烧过程中减少了污染物排放,而且通过可再生生产方式,成为了一种碳中性燃料。

(3)安全方便

甲醇的辛烷值高,抗爆性好,燃烧稳定。与汽油相比,甲醇所产生的蒸汽压力小、比重高,蒸汽比汽油不易挥发上浮,着火危险性小;甲醇具备良好的传导性,可以减少静电产生的危险,意外火灾的可能性较低。

甲醇的燃料特性与汽油相似,相比液化天然气需要低温液化,甲醇在常温常压下均为液态,在储存、运输、加注等方面也更为安全和便捷。

甲醇可以与成品油混用,能随时切换,使用灵活,供油系统可利用加油站的基础设施,无需专门建设加油系统。

甲醇的战略重要性

我国能源结构特点为多煤、缺油、少气。调整能源结构就是要减少对化石能源的需求与消费,降低对国际石油的依赖,降低煤电的比重,大力发展新能源和可再生能源。在“双碳”战略背景下,兼具能源自主、绿色低碳、经济性、使用安全性等多重要素的绿色甲醇从多种备选替代燃料中脱颖而出,日益成为公路运输、矿山运输、工程机械、航运业等行业关注和青睐的替代燃料的最可行选择,尤其是集装箱船领域正在引领航运业走向绿色新领域,以甲醇为动力的新造船订单大幅领先。

(1)甲醇具有战略储备功能,维护我国能源安全

我国是全球最大的甲醇生产国和使用国,甲醇需求和景气度与国家 GDP 、经济发展景气度高度相关,是国家重要的基础工业产品,使用甲醇燃料,二氧化碳排放量可减少59%,并且没有低温环境和补能方面的局限。绿色甲醇是低碳、高效的清洁能源载体,绿色甲醇工艺技术是通过消纳可再生能源产生的绿电,制取绿氢及绿氧,在全生命周期上,实现了低碳排或近零碳排,以绿色甲醇为原料,生产可降解材料和树脂等高端新材料市场广阔。

国内预测估计,中国的碳排放将在2025年至2030年期间达峰,达到100亿至 115亿吨,与当前的水平接近。在2030年之后的30年内实现碳中和,意味着每年需减少净排放量约3亿吨,相当于法国每年的排放量。

(2)甲醇具有储能、储氢、固定二氧化碳功能

2023年12月27日,国家发展改革委修订发布《产业结构调整指导目录(2024年本)》,《目录》在新能源鼓励类产业的发电互补技术与应用领域,增加了“电解水制氢和二氧化碳催化合成绿色甲醇”,为我国氢能产业的落地应用与市场普及打开了新思路。绿色甲醇合成技术有助于破解氢能“制储运加”各环节难题,为氢能源安全高效运用提供了落地路径,是我国实现“碳达峰、碳中和”、建设现代能源体系的重要抓手,有望推动全球加速由低碳化向零碳化、负碳化迈进。

新能源电站的长时储能技术方面,把太阳能、风能转成绿色甲醇液体储存下来,是解决中国石油不够及碳中和的路径之一。

绿色甲醇具备较高的二氧化碳消纳能力,每吨绿色甲醇可转化1.375吨二氧化碳,以化工行业为例,我国每年约有8000万吨甲醇产能,若大规模推广绿色甲醇,可直接消纳1.1亿吨级二氧化碳,间接消纳二氧化碳2.4亿吨二氧化碳,相当于增加2.7亿立方米的森林积蓄量。

绿色甲醇的制取工艺

根据国际可再生能源署IRENA在2021年的《创新场景:可再生甲醇》报告指出,绿色甲醇需要原料来源全部符合可再生能源标准,只有两种方式制取的甲醇才能称为“绿色甲醇”。

通过把煤炭清洁化利用或者是利用从工业废气中捕集二氧化碳生产的甲醇其实应该称之为“低碳甲醇”,并不是严格意义上的绿色甲醇。

(1)生物质循环利用制甲醇(生物甲醇Bio-methanol)

1)将生物质原料进行预处理后,通过热解气化,产生含有一氧化碳、二氧化碳、氢气的合成气,再经过催化剂合成生物甲醇。

2) 将生物质厌氧发酵产生的沼气,直接重整,或将其中的二氧化碳分离,加氢重整,也可合成生物甲醇。

(2)绿电制绿氢再制甲醇(生物电子甲醇Bio-e-methanol / E-methanol)

利用绿氢和可再生二氧化碳合成绿色甲醇,重点是要求的二氧化碳是可再生的(Renewable carbon dioxide),意思是只有来自于生物质能的或者是从空气捕集的二氧化碳才能称之为“可再生二氧化碳”,经过高温高压下合成绿色甲醇,尽管后续甲醇燃烧时还会产生二氧化碳,但是由于这些碳排放是经过循环捕集来的所以全生命周期绿色甲醇的碳排放为0。

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06-18 21:10

股侠这么看好悦达投资,感谢分享