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『簡體書』迈向碳中和——欧洲化学工业的低碳技术路线

書城自編碼: 3859655
分類:簡體書→大陸圖書→工業技術化學工業
作者: 德国化学技术与生物工程学会 组织编写
國際書號(ISBN): 9787122416155
出版社: 化学工业出版社
出版日期: 2023-03-01

頁數/字數: /
書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:HK$ 156.2

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編輯推薦:
1.它山之石可以攻玉,欧洲在碳中和方面的先行理念可为中国化工碳中和提供借鉴和参考。2.书中描述了定性的技术路线和不同发展情景下的定量碳减排潜力,便于中国在指定相关政策和技术路线选择时参考。3.本书内容将为化工科研人员选择未来研究方向,为化工企业确定重点投入战略提供支持。
內容簡介:
本书从行业视角讲述了欧洲化学工业推进碳中和的路径,选取甲醇、乙烯、甲苯、合成氨等9种碳排放量较高的化工品,通过化工碳减排的案例分析、实证研究等方法系统阐述了欧洲的主要低碳路线。通过设定情景、雄心方案、中间方案、一切照旧等四种情景,分析上述重点领域的产量、供需情况以及二氧化碳减排潜力,探究装置改造及热电联产等方式促进节能增效的具体措施,进行产能与能耗对比、投资成本及实施难点分析并提出发展建议。全书逻辑严谨、案例丰富,具有较强的实践性与操作性,对于同样面临碳中和压力的中国化工行业有非常重要的借鉴意义,适合石油化工行业从事科技研发和企业管理的人员阅读。本书内容将为科研人员选择未来研究方向,为企业确定重点投入战略提供支持。
目錄
01 概述 1
1.1 背景 1
1.2 研究范围 2
1.2.1 产品范围 3
1.2.2 重点研究技术 4
1.2.3 本书中的情景假设 6
1.3 基本假设和数据来源 7
1.4 定义 8
02 能效提升潜力 11
2.1 增量改进 11
2.2 实践技术的应用 12
2.3 先进热集成 12
2.4 过程强化设备 13
2.5 能效措施的影响 13
03 低碳电力的直接应用 15
3.1 用电制蒸汽(TRL 7) 15
3.2 基于蒸汽再压缩的先进热能管理技术 18
3.3 氯碱生产(TRL 9) 19
3.3.1 氯碱生产工艺流程 19
3.3.2 单位产量能源需求 21
3.3.3 生产单位氯碱的二氧化碳减排量 22
3.3.4 氯碱工艺的经济性 23
04 以氢气和二氧化碳为基础原料的生产路线 24
4.1 氢气的低碳生产 25
4.1.1 电解制氢 25
4.1.2 其他低碳制氢生产工艺 32
4.2 氢气合成氨 34
4.2.1 传统氨生产工艺(TRL 9) 34
4.2.2 低碳方式的氨生产(TRL 7) 35
4.2.3 合成氨各单元的能量需求 36
4.2.4 单位氨合成的二氧化碳减排量 37
4.2.5 低碳合成氨工艺的经济性分析 38
4.2.6 氨的混合生产工艺 38
4.3 低碳氨与二氧化碳合成尿素 39
4.3.1 尿素合成各单元的能量需求和CO2 减排量 40
4.3.2 低碳路线生产尿素的经济性 41
4.4 以氢气和二氧化碳为原料的甲醇合成路线 41
4.4.1 常规甲醇生产工艺(TRL 9) 41
4.4.2 低碳甲醇生产(TRL 7) 42
4.4.3 单位甲醇生产的能耗指标 44
4.4.4 单位甲醇生产的二氧化碳减排量 45
4.4.5 低碳甲醇生产的经济性分析 46
4.5 甲醇制乙烯和丙烯(TRL 8 ~ 9) 47
4.5.1 常规乙烯和丙烯生产 47
4.5.2 甲醇制乙烯和丙烯低碳工艺技术(TRL 8 ~ 9) 47
4.5.3 甲醇生产乙烯和丙烯的单位能源需求 49
4.5.4 单位乙烯和丙烯生产的二氧化碳减排量 49
4.5.5 低碳工艺生产乙烯和丙烯的经济性分析 50
4.6 氢基甲醇路线生产BTX(TRL 7) 50
4.6.1 常规工艺路线生产BTX(TRL 9) 50
4.6.2 低碳甲醇工艺生产BTX(TRL 7) 50
4.6.3 低碳工艺生产BTX 的能源需求 51
4.6.4 低碳工艺生产BTX 的二氧化碳排放量 51
4.6.5 低碳工艺生产BTX 的经济性分析 52
4.7 低碳氢气和二氧化碳合成燃料 52
4.7.1 低碳甲醇作为运输燃料 52
4.7.2 通过合成气和费托合成生产柴油和煤油(TRL 5 ~ 7) 54
4.8 氢气和二氧化碳合成甲烷 57
4.8.1 由氢气和二氧化碳合成低碳甲烷/ 合成气(TRL 6 ~ 7) 58
4.9 基于氢气的低碳合成路线的比较 60
4.10 二氧化碳作为化工原材料 61
05 使用二氧化碳的替代合成途径 64
06 以生物质为原料的低碳化学品生产 66
6.1 生物甲醇的生产(TRL 6 ~ 7) 67
6.1.1 生物甲醇的生产过程 67
6.1.2 单位生物甲醇生产的能源和原料需求 68
6.1.3 单位生物甲醇生产的二氧化碳减排量 68
6.1.4 生物甲醇生产的经济性分析 69
6.2 生物乙醇的生产(TRL 7 ~ 9) 70
6.2.1 生物乙醇生产过程 70
6.2.2 单位生物乙醇生产的能源和原料需求 71
6.2.3 单位生物乙醇生产的二氧化碳减排量 72
6.2.4 生物乙醇部分替代汽油的二氧化碳减排量 73
6.2.5 生物乙醇生产的经济性分析 73
6.3 生物乙烯的生产(TRL 8 ~ 9) 73
6.3.1 生物乙烯的生产过程 73
6.3.2 单位生物乙烯生产的能源和原料需求 74
6.3.3 单位生物乙烯生产的二氧化碳减排量 74
6.3.4 生物乙烯生产的经济性分析 75
6.4 生物丙烯的生产(TRL 6 ~ 7) 75
6.4.1 生物丙烯生产过程 75
6.4.2 单位生物丙烯生产的能源和原料需求 76
6.4.3 单位生物丙烯生产的二氧化碳减排量 76
6.5 生物质为原料生产BTX 77
6.5.1 BTX 的生产过程 77
6.5.2 以生物质为原料生产单位BTX 的能源和原料需求 78
6.5.3 以生物质为原料生产单位BTX 的二氧化碳减排量 78
6.6 不同生物质合成路线的对比 79
6.7 可利用的生物质原料 80
07 其他行业的气体排放和侧流的利用(工业共生) 82
7.1 二氧化碳的来源 83
7.2 钢铁制造作为H2、CO和CO2/CO 混合流的来源 84
7.2.1 钢铁生产中的废气用于乙醇生产 86
7.3 其他工业共生 87
08 循环利用的概念及用聚合物废料作为化工原料 88
09 描述低碳化学工业的4 个情景 91
9.1 “一切照旧”情景 91
9.1.1 化学品产量 92
9.1.2 二氧化碳排放量 92
9.2 情景 93
9.2.1 产量 94
9.2.2 二氧化碳减排量 96
9.3 中间方案 97
9.3.1 低碳产量 98
9.3.2 二氧化碳减排量 100
9.4 雄心方案 101
9.4.1 低碳产量 102
9.4.2 二氧化碳减排量 103
9.5 不同方案的产量和二氧化碳减排量汇总 105
10 不同情景下的能源和原料需求 107
10.1 对“无碳电力”的需求 107
10.2 二氧化碳作为原料的需求 110
10.3 生物质作为原料的需求 111
11 不同情景下的经济影响 113
11.1 生产成本 114
11.2 单种化学产品的总生产成本和避碳成本 118
11.2.1 氨 119
11.2.2 氯气生产 121
11.2.3 尿素 122
11.2.4 甲醇 124
11.2.5 乙烯、丙烯和BTX 126
11.3 总结 128
12 研发与创新的需求 130
13 政策措施 134
14 欧洲化学工业的转型 136
14.1 当前欧洲化学工业的能源供应、原料基础与碳流 136
14.2 “ 一切照旧”情景中,欧洲化学工业的能源供应、原料基础和碳流 138
14.3 中间方案中,欧洲化学工业的能源供应、原料基础和碳流 140
14.4 雄心方案中,欧洲化学工业的能源供应、原料基础和碳流 141
14.5 情景中,欧洲化学工业的能源供应、原料基础和碳流 142
15 致谢 144
16 附录 145
附录1 计算氢成本随工作时间的函数的假设 145
附录2 假设可行情景 145
附录3 中间情景历年假设、影响和需求数据 146
附录4 雄心方案历年假设、影响和需求数据 149
附录5 情景历年假设、影响和需求数据 152
附录6 二氧化碳捕集技术 154
尾注 159
內容試閱
译者前言
碳中和,堪称人类历史上第三次能源革命,已成为推动全球能源工业转型和人类生活方式变革的重要力量。中国作为世界上的发展中国家,实现碳达峰、碳中和是我们向世界做出的庄严承诺,不但是以同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局做出的重大战略决策,更是着力解决资源环境约束突出问题、实现中华民族永续发展的必然选择。
目前,全球已有140多个经济体提出了程度不等的碳中和目标,对全球气候治理乃至国际政治经济改革都将产生深远的影响和有力的推动,全球碳中和行动的规模和影响力日益扩大。欧盟作为世界排名前列的经济体,已于1990年实现碳达峰,目前处于深度脱碳阶段,是世界碳减排的先行者。
自1990年碳达峰至2050年碳中和,欧盟的碳减排历经30余载,已过半程,碳排放当量也从20世纪90年代的55亿~60亿吨减至2020年的27亿~33亿吨,相对其峰值降了半数。相较于欧盟,我国承诺2030年前实现碳达峰,2060年实现碳中和,要用30年完成欧洲60年的目标,任务不可谓不艰巨。尤其是高度依赖化石能源的化工领域如何科学地推进碳中和,是我们需要深入剖析和论证的问题。
《迈向碳中和—欧洲化学工业的低碳技术路线》(Technology study: Low carbon energy and feedstock for the European chemical industry)由德国化学技术与生物工程学会组织编写,是一部从行业视角讲述欧洲化学工业推进碳中和路径的较有代表性的著作。该书选取甲醇、乙烯、甲苯、合成氨等9种碳排放量较高的化工品,通过化工碳减排的案例分析、实证研究等方法系统阐述欧洲主要的低碳工艺路线。该书开创性地设定了情景、雄心方案、中间方案、一切照旧四种情景,分析以上重点领域在四大情景下的产量、供需情况以及二氧化碳减排的潜力,探究装置改造及热电联产等方式促进节能增效的具体措施,同时依据四种情景分别开展产能与能耗对比分析、每年低碳技术应用率和装置新改建率分析、投资成本及实施难点分析,并提出了发展建议。此外,该书列举了促进碳减排的广泛技术组合,如氢能参与的减碳方案、蒸汽裂解等主要工艺的低碳替代方案、生物质减碳方案及循环化利用方案、CO2直接制化学品及CCS技术等。该书逻辑严谨,案例丰富,既勾勒出欧盟走在世界前沿的低碳顶层框架设计,也对不同产品和工艺进行了深入探索和分析。该书具有较强的实践性与可操作性,相信会对我国的石化企业具有较强的借鉴意义。
因此,借我国正式开启碳中和时代的契机,我们团队将《迈向碳中和—欧洲化学工业的低碳技术路线》一书译成中文,以期通过展现欧洲化工行业的减碳路径,为我国行业企业提供清洁低碳的颠覆性技术与创新方案,为我国化学工业绿色低碳转型提供技术与管理思路。
采他山之石以攻玉,纳百家之长以厚己。在翻译的过程中,我们竭尽所能将欧洲减碳路径准确真实地还原在读者面前。例如,书中也提到,化学工业碳减排不能简单地依靠源头减碳。“化学工业作为以碳为基础的工业,无法实现脱碳,应充分发挥碳的原料价值,供应于造纸、汽车、纺织、建筑等下游领域。”科学运用技术手段和新型工艺,节能降耗、提升能效,发展循环经济,摆脱工业化时期的资源依赖理念和发展模式,走技术依赖的可持续发展道路,方能对碳中和之路进行长效支撑。
改革开放以来,中国经济创造了持续快速增长的奇迹,成为全球第二大经济体,与此同时,在温室气体排放量和历史累积碳排放量方面也居于前列。而欧盟碳关税政策的出台,将使我国实现碳达峰、碳中和目标压力进一步加大。2022年3月,欧盟理事会通过碳边境调节机制,将推动全球供应链的变革,我国将会面临更加严苛的排放政策,工业尤其能源化工发展形势更为严峻。
着眼今天,碳达峰、碳中和的东风已拉开石化行业深度变革的序幕。放眼未来,也可以预见,双碳目标的实现进程中,石化行业可能会经历一些阵痛,但是碳中和引领的产品更迭、技术变革、产业升级,必将引领行业生产运营的效率进一步提升,也将倒逼我国加快能源和产业结构调整,积极开展绿色技术研发,开展气候领域的全球合作,加快形成绿色低碳循环发展的新格局。
中国石油和化学工业联合会作为一个肩负着行业使命的组织,义不容辞地承担着与我国大国担当相匹配的行业责任,必须完整、准确、全面贯彻新发展理念,积极践行双碳目标,在高质量发展中促进行业绿色转型,加强行业的国际交流合作,积极参与全球碳市场规则制定,助力我国尽早实现由化工大国向化工强国的跨越,为全球应对气候变化、实现人类可持续发展作出贡献。
译者
2023年1月8日


前言
化学工业是我们生活的现代社会的重要组成部分,通过将资源转化为有价值的产品和材料,化学工业使许多下游价值链得以实现,化工行业在创造巨大利益的同时,也为世界在21世纪应对重大社会挑战提供了解决方案。
二氧化碳排放的影响是这些挑战中有难度的一类,几乎所有当下人类活动所需的能源和产品都严重依赖廉价而丰富的化石资源。
化学工业也不例外。它需要能源进行工艺运行,或作为原料(其中多是碳原料,终化合到大多数化学产品和材料中),导致二氧化碳排放。而欧洲化学工业在减少其工业操作的温室气体排放方面有着长足的进步,此外,它还在许多价值链的重大节能项目中提供解决方案 (例如使用绝缘材料施工,使用节油技术运输并使用轻型材料),并在减少二氧化碳排放方面卓有成效。
本书分析化学工业如何利用突破性技术进一步减少其关键生产环节的二氧化碳排放,旨在提供有前景的低碳技术的定量数据,预估其二氧化碳减排的潜力,并指出当前技术和成本方面的制约。
科技发展前途光明,目前的研究已经具备了进一步发展的能力,可以进入下一更高级发展的阶段。但是在当今框架条件下,很难大规模地实施这些技术,同时,我们还需要保障这一欧洲关键工业部门的利益和全球竞争力。这表明,公营及私营机构需要协同,进一步支持前瞻性的创新研究,并密切关注产业相关问题。这也表明,公营及私营机构比以往任何时候都更需要就法规监管框架进行密切对话,以期更好地实现长期转变。
本书对欧洲化学工业的未来以及向碳中和社会的过渡进行有价值的探讨,其中的主要发现有望促进主要利益相关方间的成功对话。

 

 

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