从生物油蒸汽重整中捕获碳

氢气是化学品和化肥生产中的重要组成部分，是未来很有前途的热源。使用蒸汽甲烷重整生产氢气可以与碳捕获利用和储存 (CCUS) 相结合。化石衍生的氢和 CCUS 的组合被称为“蓝色氢”。本文着眼于最近发表在《清洁技术》上的研究，详细介绍了使用碳捕获对生物油进行先进的蒸汽重整。

绿色氢可由水电解或生物燃料制成，是减少 CO2排放的可行方法。蒸汽重整可以将生物油转化为氢气，这被认为是改善生物油的有用技术。

蒸汽重整技术的新发展，如吸附增强和化学循环，很可能是将生物质和生物能源中的氢与碳捕获和储存 (BECCS) 带入未来能源市场的催化剂。

SE-CLSR(吸附增强的化学循环蒸汽重整)是一种自热工艺，将 CLSR 和 SESR 结合起来，通过原位碳捕获产生高纯度生物油。

本文对生物油蒸汽重整捕获 CO2进行了技术经济分析，并将其与其他方案进行了比较。这特别有趣，因为在使用生物原料(如生物油)时可能会产生负排放。

方法

提赛德被选为案例研究的地点，因为该地区无疑将参与未来的 CO2捕集和封存 (CCS)，CO2将被输送到空旷的北海油田。为了确保运输和储存基础设施的完整性，对分离的 CO2实施了一套纯度标准。

由于没有既定的 CO2纯度标准，本研究中使用的以及表 1 中给出的标准是基于 CO2Europipe 项目利益相关者生产的标准。用于超临界相传输的指定 CO2压力预计为 110 bar。

该设施从几个热解设施中获取原料，并将规模经济与实际的生物化合物热解能力相结合。

使用来自 1 到 20 个裂解工厂的 5000 到 100,000 Nm 3h-1范围内的生物油来研究规模对技术经济的影响，以供给中央重整设施。

使用与真正的棕榈空果串生物油相当的成分的代理组合来模拟生物油。为了降低生物油的粘度和密度，将其与 10 wt% 的甲醇混合。

脱硫没有详细的工艺设计。取而代之的是，基于 Maples 提供的信息(例如表 2 中所示的公用事业和表 3 中所示的单点成本数据)，使用数量级估计用于技术经济考虑。

同一篇论文中的关联用于计算进料中特定 wt% 硫的氢消耗量。

文献中的工艺和比较系统的成本使用氢气的平准化成本 (LCOH) 进行了比较。表 3 列出了使用这种方法计算成本的过程单元，以及来自相关方程的数据。

SE-CLSR 研究根据催化剂重量、小时空速和吸附剂用量评估了耐火衬里反应器容器的成本。

运营费用、运营人工成本、公用事业成本、废物处理成本和原材料成本的总和是不计折旧的制造总成本 (COMd)。

表 4 显示了为计算 COMd产生的进一步假设。

RGibbs 反应器用于模拟所有模型中的重整过程。SE-CLSR 模型中使用了绝热 RGibbs 块，而 WGS 模型中使用了 REEquil 反应器。

由于其填充床结构，SE-CLSR 反应器的建模很复杂。工艺流程图如图1a所示，温度-压力图如图1b所示。

气体转换过程的每个阶段都由 Aspen Plus 中的一个不同的反应器块表示，并且使用传输块将固体作为输入复制到下一个阶段。这种方法在同一反应器中复制了固体保留，类似于半间歇过程。

分离器块用于模拟回收 90% 的 H2的 PSA 和回收 95% 的 CO2的基于吸收的捕获过程。

图 2、图 3 和图 4 分别显示了 Aspen Plus 模型用于无 CO2捕获的 C-SR、具有 CO2捕获的 C-SR 和 SE-CLSR 工艺的工艺流程图。