艺术状态 ： CCS 技术 2023

技术报告 艺术状态： CCS技术2023 HUGHBARLOW CCS技术顾问 SHAHRZADSMSHAHI CCS技术顾问 MATTHEWLOUGHREY CCS技术首席顾问 CONTENTS 液体#18B&W22 碳汇28 碳素工程36 CO2CRC48 华能清洁能源研究所（HNCERI）64KC8捕获74 NUADA(FORMERYMOFTECHNOLOGIES)98 外壳和技术能量100 中石化南京化工研究院104 东芝114 JFE钢126 MAXTUBEGROUP130 NSAI-PETRO154 ABB166 ASPENTECH168 图表和HOWDEN196 雪佛龙200 JCCS208 OPENGOSIMLTD216 RITE218 SLB236 回到内容表 2艺术状态：CCS技术2023 前文 迫切需要创新的新技术来减少温室气体排放，以应对气候变化并实现零净目标。碳捕集与封存（CCS）涵盖了一系列对支持这些全球努力至关重要的技术。 CCS的吸收正以前所未有的速度增长。虽然早期的CCS项目更容易捕获排放源，但进一步进入能源转型的项目需要解决更难减少的排放，这些排放成本更高，更难解决。技术进步对于改善经济状况和确保CCS成功应用于这些更具挑战性的排放源至关重要。 今年的《技术纲要》通过几种新技术在所有类别的首届版本上进行了扩展。关键的进步之一是开发新的和改进的捕获二氧化碳的方法，包括利用钙循环和金属有机框架（MOF）的几种新技术。对于运输和存储，专注于稳健设计和监控的新技术正在支持提供安全和优化的运输和存储基础设施的需求。这突出了正在进行的开发技术工作，以提高能源效率，降低成本，并改善未来CCS项目的基础设施性能。 今年的《技术纲要》继续展示全球商业可用的CCS技术的广度和深度。随着我们继续应对气候变化的威胁，我们期待在未来几年看到CCS技术的进一步增长和发展。 MattLoughreyPrincipal-CCSTechnologies 全球CCS研究所2023年7月 Acknowledgements 我们感谢所有为本出版物做出贡献的技术公司的贡献和支持。感谢休·巴洛和沙赫扎德·沙希对本报告的宝贵编辑和协调。 还特别提到了全球CCS研究所的吴仪，村上康夫，宫下和子，艾琳·比勒里，斯宾塞·谢希特，布鲁诺·格里特和萨拉·哈德曼的努力和支持。 4艺术状态：CCS技术2023回到内容表 捕获 6艺术状态：CCS技术2023回到内容表 电子邮件：Web: 该技术的第一个工业部署是在法国杰罗姆港（Cryocap™H2）进行的，该装置是液化空气运营的最大的SMR制氢装置。自2015年启动以来，该工厂已从现有的SMR中捕获了100千吨二氧化碳，同时提高了H2产量。该工厂的设计易于扩展；其中杰罗姆港的所有设备将纯粹升级到更大规模的CCS项目。经过8年的运营，杰罗姆港现场证明： •经过验证的设计稳健性-关键部件不会随着时间的推移而老化 •非常高的可靠性：无H2生产中断，CO2可用性>99% •性能得到确认并随着时间的推移保持稳定 •从运营到设计的持续资本化带来了改进 杰罗姆港是欧洲能够生产氢认证低碳的4个工厂之一，并已整合为项目CertifHy的试点基地，该项目是第一个绿色和低碳氢原产地保证（GO）平台。所有Cryocap™产品都受益于杰罗姆港8年的运营经验回报。 液化空气始终致力于创新，改进其庞大的专利技术组合和定制解决方案，以满足并超越客户在效率、安全性、可靠性和竞争力方面的期望，实现能源转型目标。作为在工程，采购和施工 （EPC）方面拥有长期经验的顶级技术提供商，我们涵盖整个项目生命周期：许可工程服务/专有设备，高端工程和设计能力，项目管理和执行服务。此外，我们还通过我们的全球设置提供高效的客户服务。 CRYOCAPTMW（H2，FG，OXY，钢，NG ） 液化空气 联系人 SUMMARY 液化空气公司设计气体分离技术已有100多年的历史，并利用其在发电厂、钢铁高炉和H2生产工厂的工业示范单位开发Cryocap™产品线。Cryocap™是一项屡获殊荣的二氧化碳捕集专有技术创新，在世界范围内独一无二，采用低温工艺（涉及低温分离气体）。Cryocap™可适用于结合各种液化空气技术的特定应用。客户可以将其二氧化碳排放量减少多达99％，并有可能使原料气中包含的其他分子增值（例如ProcedreCO、H2等)。Cryocap™是一项强大而开创性的技术，可为希望减少其生产设施碳足迹的客户提供服务。 迄今为止，Cryocap™是世界上唯一具有工业参考的全尺寸低温捕集技术。在创新和对碳密集型过程进行脱碳的需求的推动下，Cryocap™参考实例可以追溯到2005年，此后该产品线已被选择用于多项工程研究，预 前端工程与设计（pre-FEED），FEED，并在四大洲为不同的行业实施。为了进一步展示其在二氧化碳捕集方面的创新和高效设计，Cryocap™已提交了多项专利申请。通过2021年和2022年由欧盟创新基金和美国能源部（DOE）颁发的多个赠款奖项，它也一直得到美国和欧盟专家的认可。 我们的低温技术组合包括： •用于氢气生产的Cryocap™H2：蒸汽甲烷重整器（SMR） ，自动热重整（ATR）或部分氧化（POX） •用于烟气的Cryocap™FG(最佳:>15%CO2干基) •用于氧燃烧的Cryocap™Oxy •用于钢铁生产的Cryocap™钢 •Cryocap™NG用于酸性天然气田 •用于大规模液化的Cryocap™XLL（在单独的部分中） 优点 整个Cryocap™套件旨在解决传统捕获解决方案所面临的挑战。我们的客户重视Cryocap™的以下功能： •最大限度地减少总体碳足迹：这些技术是电力驱动的（可忽略不计的蒸汽），通过减少间接二氧化碳排放来最大限度地避免二氧化碳，具有高二氧化碳回收率（92-99％），并且可以与可再生或低碳电源配对 •高固有过程效率：技术砖在其最佳范围内使用 •安全无毒性：无溶剂，不使用有毒或易燃气体 •匹配最终规格和高CO2产品纯度：所有Cryocap™都以边际额外成本产生高压气态或液态CO2，并且可以满足最严格的CO2 规格（>99.9％v） •有利于协同作用和优化空间:1步捕获和液化任何含有>15%CO2(干基)的流,与基于蒸汽的解决方案相比,具有灵活的布局配置和简化的基础设施的非常紧凑的解决方案 •提高生产率：对于某些应用（H2和钢铁），安装我们的产品可提高原始工艺的效率或实现有价值分子的共同生产（例如 Cryocap™H2可将H2产量提高20％） 描述 CRYOCAP™H2 基于其在制氢装置方面的丰富经验，液化空气公司开发了一种能够捕获制氢过程中（通过SMR或ATR或POX）排放的CO2的技术。这项专有技术是多项专利的主题，使客户能够大幅降低成本。 在一步捕集和液化CO2的基础上，它是唯一可以在生产过程中减少CO2排放同时将氢气产量提高13％至20％的技术。它在市场上用于氢气生产设备中的CO2捕集的成本最低（特别是与活化MDEA相比），并且可以适应现有和未来的氢气生产设备。 该技术使用低温纯化从变压吸附(PSA)废气中分离CO2,通常含有40-50%vCO2。将PSA废气压缩，干燥并送至低温装置，在此通过部分冷凝和蒸馏的组合将CO2与其他组分分离。冷过程产生纯的加压二氧化碳流。未冷凝的气体通过膜系统回收以回收H2和CO2。残余气体被送到H2生产工厂的燃烧器。二氧化碳产品被压缩至超临界压力或液化并储存在液体储存中。液态二氧化碳也可以直接从冷过程中以边际成本提取。然后可以将CO2液化并净化，以满足当地工业市场（农业食品，水处理等）的CO2规格。)或用于隔离的运输系统。Cryocap™H2可安装用于绿地和棕地H2植物。 关键数字： •容量：从300-10,000tpd •氢气产量：增加13-20% •避免二氧化碳成本降低：与MDEA相比高达40% •OPEX+CAPEX：捕获30-50€/tCO2 •气态或液态CO2 •从合成气中回收超过99%的CO2和H2 主要应用： •硫化氢生产(SMR或ATR)、POx、任何合成气 >15%CO2 参考/项目示例： •2012年-法国300tpd工业CCUEPC •2019-欧盟工业CCS预进料（液化空气SMR） •2020-比利时工业CCSFEED（液化空气SMR） •2021年-荷兰SDE++授予Porthos项目和欧盟创新基金授予Kairos@C项目（均为液化空气SMR） •2022年-美国能源部选择美国FEED（液化空气SMR） •2022年-法国Grandpuits工业CCUEPC项目（含 TotalEnergies） CRYOCAP™FG 液化空气公司开发了一种专门的捕获技术，以解决高浓度来源的低挂水果：工业烟气。许多高CO2排放行业的CO2排放源集中在15％以上，例如SMR制氢，水泥和石灰生产，铁水生产中的高炉以及炼油厂的FCC。这些高浓度源估计占全球工业直接排放的约50%。此外，Cryocap™FG还可以显着减少烟气中的NOx排放，并在其电池范围内提供符合规格的液态CO2产品，从而减少了工艺单元和接口的数量，并提高了整体优化和可靠性的水平。 Cryocap™FG是一种基于吸附和低温分离相结合的分离工艺。首先将烟道气压缩、干燥并送至PSA(变压吸附)。PSA预浓缩废气中的CO2。它被压缩，然后送到一个冷过程。在那里，通过部分冷凝和蒸馏的组合来回收CO2，从而可以去除各种元素，例如O2，Ar，N2，NO和CO。二氧化碳产品被压缩、冷凝和泵送至超临界压力或直接生产为液体。来自PSA的加压氮气膨胀以回收能量。 关键数字： •容量:300-10,000tpd •PSA辅助CO2冷凝 •压缩机，PSA和低温过程可以位于两个不同的地块 •智能杂质管理（高NOx） •40至80€/tCO2捕获 •气态或液态CO2 •CO2捕获率：高达98% 主要应用： •CO2含量>=15%的烟气或废气(SMR、水泥/石灰、炼钢高炉、炼油厂(FCC)、垃圾焚烧/生物质发电厂、纸浆和造纸) 参考/项目示例： •2020-欧盟2,000tpd工业CCS工程研究（FCC） •2021-工业CCS工艺设计包+欧盟2400tpd许可证（ SMR） •2021年-美国能源部为美国HolcimSt.Genevieve工厂在最大的单一窑炉上选择FEED（例如，10,000tpdCO2 ） •2022年-欧盟创新基金颁发的两个奖项，用于石灰烟气 （LhowillRéty）和水泥单线窑（LafargeHolcimKujawy ）的FOIK低温捕获 •2022年-美国能源部在墨西哥湾沿岸SMR的FEED和直接还原铁（DRIHBI）（Arcelormittal，以前是Voestalpine）的两个选择 CRYOCAP™OXY Cryocap™Oxy使用富氧燃烧废气作为原料。其独特的技术砖包括烟气干燥、粉尘过滤和低温净化。通过该技术，实现了二氧化碳的高回收率，并可将发电厂的大气排放降低到几乎为零(NOx、SOx、细颗粒和Hg的排放)。 从水泥或石灰或发电厂排出的烟气首先在预处理单元中处理,预处理单元旨在冷却气体并去除SOx、HF、HCl、大部分NOx和灰尘。然后,气体在进入低温净化单元之前被压缩和干燥。在冷过程中，通过部分冷凝和蒸馏的组合来回收CO2，从而可以去除重化合物，例如NOx和轻元素，例如O2，Ar，N2，NO和CO。二氧化碳产品被压缩、冷凝和泵送至超临界压力或在液态下直接生产。 关键数字： •容量：1,000和15,000tpd •30-50€/tCO2捕获 •通过残余气体节约能源 •气态或液态CO2 •高于60%CO2的富集烟气 •智能杂质管理（高NOx） •CO2捕获率：90-98% 主要应用： •水泥/石灰 •发电厂 •CO2浓度>40%的任何应用 参考/项目示例： •2008年-法国2