藍(lán)氫范式轉(zhuǎn)變：重整和捕獲并儲存（CCS）的綜合優(yōu)化(下)

微調(diào)技術(shù)
    安德森說：“幾年前，我參與撰寫了英格蘭北部的H21報(bào)告。”我們分析了蒸汽甲烷重整裝置(SMR)和自熱重整裝置(ATR)技術(shù)的成本、性能和能效。但這只是一項(xiàng)概念性研究，也是我們目前正在進(jìn)行的有關(guān)項(xiàng)目的先驅(qū)。“

    他說：“H21考慮了9列貨運(yùn)量龐大的自熱重整裝置(ATR)列車。當(dāng)前項(xiàng)目中將要生產(chǎn)的氫氣的等值額定熱值為600兆瓦，被稱為“H2H Saltend”。H2H Saltend是零碳亨伯愿景的關(guān)鍵組成部分。

    安德森繼續(xù)說：“我們正在進(jìn)行競爭， 為藍(lán)氫計(jì)劃選擇技術(shù)供應(yīng)商和項(xiàng)目執(zhí)行合作伙伴。他們的想法將建立在我們的愿景之上， 并將決定構(gòu)建的細(xì)節(jié)。我們希望在未來幾十年里，作為英國能源基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，一個(gè)安全、低碳、低風(fēng)險(xiǎn)的過程能夠可靠而高效地運(yùn)行。我們對探索實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的最有效途徑持開放態(tài)度。“

    藍(lán)氫生產(chǎn)技術(shù)的微調(diào)在一定程度上將來自對任何方案所需能源和化學(xué)原料的詳細(xì)了解。蒸汽甲烷重整裝置(SMR)和自熱重整裝置(ATR)都可以與下游變換反應(yīng)器相結(jié)合，以優(yōu)化氫氣或合成氣的生產(chǎn)。安德森說：“H2H Saltend項(xiàng)目專注于為工業(yè)、電力和氨氣生產(chǎn)氫氣。”使用自熱重整裝置(ATR)的主要優(yōu)勢將可以實(shí)現(xiàn)的規(guī)模，具有高碳捕獲率和高能效。“

    蒸汽甲烷重整裝置(SMR)和自熱重整裝置(ATR)的一個(gè)根本區(qū)別在于，反應(yīng)的熱量是在自熱重整裝置(ATR)內(nèi)產(chǎn)生的，而蒸汽甲烷重整裝置(SMR)需要從天然氣燃燒中獲得外部加熱。這意味著自熱重整裝置(ATR)只有一個(gè)高壓煙氣流用于碳捕獲處理，而蒸汽甲烷重整裝置(SMR)有需要碳捕獲的高壓和低壓煙氣流。通過高壓操作可以降低碳捕獲設(shè)備的體積和成本，這使得自熱重整裝置(ATR)與藍(lán)氫生產(chǎn)高度兼容。

完美的壓力
    操作壓力，因此產(chǎn)品氣體輸送壓力，是蒸汽甲烷重整裝置(SMR)和自熱重整裝置(ATR)的另一個(gè)區(qū)別。自熱重整裝置(ATR)可以在更高的壓力下運(yùn)行。如果必須將氫氣注入高壓天然氣管道，以便輸送到英國約克郡乃至更遠(yuǎn)的城市，這是一個(gè)好處。

    在整個(gè)碳捕捕獲并儲存（CCS)計(jì)劃的某個(gè)時(shí)刻，二氧化碳必須加壓到200帕左右才能注入地下。碳捕獲過程在接近大氣壓的情況下產(chǎn)生二氧化碳。亨伯工業(yè)集群設(shè)想的碳捕獲管道網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行壓力尚未確定，目前正在考慮各種選擇。

    可以想象，從與亨伯河口幾個(gè)工業(yè)和化工樞紐相關(guān)的碳捕獲計(jì)劃中，二氧化碳可能在20到80帕之間被收集到支線管道網(wǎng)絡(luò)中。然后可能會有一個(gè)單獨(dú)的壓縮站，將壓力提高到200帕，以便向海上傳輸。最佳網(wǎng)絡(luò)將取決于捕獲的二氧化碳來源的混合和位置以及碳捕捕獲并儲存管道登陸的精確位置。

     安德森證實(shí)，“高壓管道對于長距離傳輸是必不可少的，這樣才能保證氣體流動(dòng)時(shí)的壓力下降。”它們也更窄，所以需要的鋼材更少。但由于處于高壓狀態(tài)，管道需要更堅(jiān)固的管壁，這意味著更多的金屬或更昂貴的合金。為二氧化碳管網(wǎng)的每一段確定完美的運(yùn)行壓力是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，不能脫離其他工藝參數(shù)來做出決定。”

集成空分設(shè)備…...
    蒸汽甲烷重整裝置(SMR)不需要純氧。另一方面，自熱重整裝置(ATR)做到了。這意味著如果使用自熱重整裝置(ATR)技術(shù)，必須建立空分設(shè)備(ASU)。
    要實(shí)現(xiàn)600兆瓦的氫氣生產(chǎn)，空分設(shè)備每天需要生產(chǎn)1200至1300噸氧氣。這將使它成為英國最大的設(shè)備之一。

    在重整裝置的下游，一些藍(lán)氫計(jì)劃還將整合一個(gè)藍(lán)氨廠。這將需要氮?dú)庾鳛榛瘜W(xué)原料與氫氣反應(yīng)生成氨氣。氮?dú)鈱⒃诳辗衷O(shè)備中與氧氣一起生產(chǎn)。自熱重整裝置(ATR)、空分和合成氨氣工藝是高度集成和相互依賴的。

    氫氣、合成氣和氨氣生產(chǎn)方案的綜合流程優(yōu)化， 結(jié)合相關(guān)的空分和碳捕捕獲并儲存將是一個(gè)非常復(fù)雜的流程。優(yōu)化藍(lán)氫生產(chǎn)需要一種范式轉(zhuǎn)變，將重點(diǎn)放在協(xié)同效應(yīng)上，超越補(bǔ)充性解決方案。但結(jié)果將是能源效率和具有競爭力的經(jīng)濟(jì)。整體流程集成的結(jié)果將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于各部分的總和。