巴斯夫和埃克森美孚的甲烷热解联合开发：测试通往低排放氢气的第三条途径
巴斯夫和埃克森美孚的甲烷热解联合开发：测试第三条低排放氢气途径巴斯夫和埃克森美孚签署了一项联合开发协议，以
推进甲烷热解技术并使其走向商业就绪。合作的重点是在德克萨斯州的埃克森美孚贝敦综合大楼建造和运营一座示范工厂，该工厂旨在每年生产高达2,000吨的低排放氢气和每年6,000吨的固体碳。甲烷热解利用热将天然气分解成氢气和固体碳，通常由电力提供，不会产生与过程相关的二氧化碳。合作伙伴将这条路线定位为具有成本竞争力、能耗更低的水电解替代方案，也是传统蒸汽甲烷重整和碳捕获的补充，实际上是低排放氢气的第三条工业途径
。对于寻求氢密集型工艺脱碳的化工和炼油公司，该项目测试热解能否提供可扩展的体积、可管理的固体碳处理以及在碳捕集和储存困难或电解可再生电力仍然受限的地区行之有效的经济性。
甲烷热解有何不同
蒸汽甲烷重整产生的传统 “灰色” 氢气作为固有的过程排放释放二氧化碳。“蓝色” 氢气为这条路线增加了碳捕获和储存。水电解产生的 “绿色” 氢气可以避免使用化石原料，但需要大量的低碳电力和纯净水。甲烷热解介于这些选项之间：它仍然使用天然气作为原料，但碳以固体而不是二氧化碳的形式排出。由于不产生工艺二氧化碳，因此无需进行下游捕集。能源需求也大大低于电解——埃克森美孚指出，按可比计算，热解所需的电能约为水电解电能的五分之一
。原则上，固体碳副产品可以用于材料应用（炭黑、电极、建筑材料），也可以永久封存，将潜在的废物流转化为第二价值杠杆。大规模实现这一价值仍然是该技术的悬而未决的问题之一
。Baytown 示范工厂
计划在 Baytown 建造的演示装置的规模旨在以有意义的中间规模验证持续运营、产品质量和集成。2,000吨氢气和6,000吨固体碳的年设计能力提供了在任何更大的商业承诺之前评估反应堆性能、能源效率、碳形态和装卸物流所需的数据。将工厂设在现有的主要石化综合体内可以提供公用事业、基础设施和运营专业知识，同时允许合作伙伴在现实的工业条件下测试该技术。
巴斯夫就其反应堆概念进行了十多年的开发工作，此前得到了德国联邦研究资金的支持，并在路德维希港进行了试点。埃克森美孚贡献了工艺工程深度、甲烷处理经验和贝敦基地。联合开发协议旨在整合这些优势，加快从试点到商业准备的道路。
第三条途径的战略理由
许多工业氢用户面临着一系列有限的选择。在二氧化碳储存地质有限或碳捕集与封存许可缓慢的地区，蓝氢很难部署。在可再生电力稀缺或昂贵的地区，绿色氢气仍然昂贵。甲烷热解提供了潜在的桥梁：它可以利用现有的天然气基础设施，需要比电解更少的电力，并且可以避免工艺二氧化碳。对于氢气需求量大的化工生产商——氨水、甲醇、炼油和各种氢化步骤——该技术可以支持范围1的削减和向客户
供应低碳产品。巴斯夫明确将这一发展与其更广泛的目标联系起来，即实现客户的绿色转型和减少其产品组合的碳足迹。埃克森美孚将其视为更广泛的低排放氢气产品组合的一部分，其中还包括在贝敦大规模开发蓝氢和氨的计划
。技术和商业障碍
仍然需要克服一些挑战。反应堆的设计必须实现高甲烷转化率和工业条件下长期稳定的运行。固体碳必须以可以处理、储存的形式生产，最好是在不产生新的环境责任的情况下出售或封存。整体能源效率，包括用于热解的热量或电力的来源，决定了真正的生命周期排放优势。而且，在现实的碳价格和能源价格情景下，氢气的交付成本必须与蓝色和绿色替代品相比具有竞争力
。该演示工厂旨在生成运行数据，以回答这些问题。只有在成功验证之后，才会考虑更大的商业单位。
对化学和氢气市场的影响
如果甲烷热解达到商业规模，它将扩大工业可用的低排放氢气选择范围。它不能取代蓝色或绿色路线；它增加了一条特别适合天然气富集地区或碳捕集和封存受到限制的地点的路径。对于化工行业，它提供了一条通往低碳氢气的途径，除了热解装置本身之外，新基础设施相对有限，可以将其整合到现有的Verbund或炼油综合体中
。成功还将创建新的工业固体碳价值链。未能找到稳定的碳排放口会将副产品转化为成本，从而削弱经济基础。因此，将密切关注Baytown演示的碳处理性能以及氢气产量和
纯度。展望
巴斯夫和埃克森美孚的甲烷热解联合开发是对第三条工业低排放氢气路径的具体测试。Baytown示范工厂每年可生产2,000吨氢气和6,000吨固体碳，将决定该技术能否可靠运行，实现预期的排放效益，并产生可管理的碳副产品。如果成功，化工和炼油运营商将获得额外的氢气供应脱碳工具，该工具介于传统的捕获重整和水电解之间。如果剩余的技术和商业障碍被证明是顽固的，那么该项目仍将明确热解作为大规模选择的现实界限。无论哪种结果，都将决定该行业在未来几年如何在低碳氢气的竞争途径之间分配资本
。资料来源
- https://sustainabilitymag.com/news/methane-pyrolysis-scaling-low-emission-industrial-hydrogen
https://www.energize.co.za/article/methane-pyrolysis-moves-towards-commercial-hydrogen-production
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