文/Peter Schlossnikel，Michael Haid博士

本文作者Peter Schlossnikel系P?rner Ingenieurgesellschaft mbH公司總經(jīng)理，Michael Haid 博士系EDL Anlagenbau Gesellschaft mbH 公司總經(jīng)理。

Hykero工廠的3D打印模型——第一家年產(chǎn)50 000 t電煤油的工業(yè)工廠

未來能源的過程與工藝——隨著原材料和能源價格的持續(xù)上漲，可用的資源越來越少，越來越多的材料出現(xiàn)短缺，這種挑戰(zhàn)還將持續(xù)下去，現(xiàn)在是時候思考如何解決這種困境，現(xiàn)代工廠建設(shè)如何為能源轉(zhuǎn)型和去碳化作出貢獻。

可以毫不夸張地說，人類正面臨著這個時代最大的挑戰(zhàn)：氣候變化。能源資源日益稀缺、原材料和能源價格持續(xù)上漲、目前俄烏沖突以及隨之出現(xiàn)的石油和天然氣短缺都是當(dāng)前需要解決的問題。能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫，越來越需要替代工藝和技術(shù)解決方案。過程工廠工程建設(shè)在這里發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因為新的想法和概念必須在功能性、經(jīng)濟性的工廠中具體實施。

為了實現(xiàn)碳中和的生產(chǎn)，工業(yè)工廠必須專注于3個主要領(lǐng)域：1.使用替代能源。2.資源節(jié)約和能源優(yōu)化生產(chǎn)。3.生產(chǎn)有價值的產(chǎn)品。

許多工業(yè)公司對這些要求做出了反應(yīng)：在煉油廠和石油化工行業(yè)領(lǐng)域，產(chǎn)品范圍正在從燃料轉(zhuǎn)向石化中間產(chǎn)品。越來越多地使用和加工生物油或塑料廢料。然而，最重要的是，可再生能源的使用正成為人們關(guān)注的焦點。來自維也納的P?rner Ingenieurgesellschaft公司憑借其工藝工程專業(yè)知識和專有技術(shù)，可以實現(xiàn)工廠的改造或煉油廠的重組，以實現(xiàn)能源優(yōu)化和減少二氧化碳的排放。

可持續(xù)性Power-to-X解決方案

綠氫是通過可再生電力電解水產(chǎn)生的，被認為是能源轉(zhuǎn)型的一個重要組成部分，未來還將被用于生產(chǎn)所謂的電煤油，即基于可再生電力的燃料。這些特別用于航空業(yè)，因為在可預(yù)見的未來，液體燃料的廣泛替代品是不存在的。

來自萊比錫的EDL Anlagenbau Gesellschaft公司是P?rner集團的子公司，正在推動航空領(lǐng)域的可持續(xù)性發(fā)展。作為一家技術(shù)公司和系統(tǒng)集成商，擁有數(shù)十年的工廠工程經(jīng)驗，EDL已經(jīng)為生產(chǎn)基于電力的可持續(xù)航空燃料（SAF）開發(fā)了工業(yè)解決方案，也被稱為Power-to-液體（PtL）煤油。通過將世界領(lǐng)先的系統(tǒng)合作伙伴的工藝集成到EDL技術(shù)中,實現(xiàn)了工業(yè)運行可靠性，減碳的高效管理，全面的可擴展性和符合標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量SAF產(chǎn)品等質(zhì)量特性。Power-to-X工廠解決方案可用于兩種不同的原料：空氣中的二氧化碳和可持續(xù)碳源。

通過Hykero項目（來自英文 “氫 ”和 “煤油”），即選定的IPCEI項目之一（IPCEI=重要的歐洲共同利益項目），EDL在“技術(shù)準(zhǔn)備水平9級 ”技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了Hykero工藝，該技術(shù)目前已經(jīng)被允許進行PtL煤油的商業(yè)生產(chǎn)。

年產(chǎn)5萬t PtL煤油的Hykero工廠將建在萊比錫南部的B?hlen Lippendorf。

該地提供了理想的基礎(chǔ)設(shè)施條件，而且離萊比錫—哈勒機場也不遠，它將成為世界上最大的PtL煤油工業(yè)工廠之一。

工藝工程的工廠建設(shè)是提高資源節(jié)約和能源效率的關(guān)鍵。

通過電解產(chǎn)生綠氫，然后用于生產(chǎn)合成氣體，并在進一步的工藝階段轉(zhuǎn)化為可再生合成航空燃料。第一批綠色煤油預(yù)計于2026年面世，這都是由綠色原料生產(chǎn)：可再生電力、可持續(xù)碳和水。創(chuàng)新的工廠設(shè)計使工廠能夠在整個生命周期實現(xiàn)碳的零排放，因為工廠內(nèi)的工藝氣體和副產(chǎn)品得到了充分的利用。這確保了Hykero工廠的二氧化碳中性足跡。

生物質(zhì)能——一種可再生的能源

替代天然氣的另一種可能性是使用殘留的生物質(zhì)能。這樣就可以把受損木材以及木材廢料通過焦化和氣化等方式，生產(chǎn)出高質(zhì)量的綠色合成氣體。通過適當(dāng)?shù)暮筇幚?，如氣體凈化和甲烷化，氣體將被進一步加工成生物甲烷或氫氣，并輸入天然氣網(wǎng)。由于使用了木材廢料，森林面積得到了保護，這反過來又對減少二氧化碳做出了重大貢獻。

焦化是在250~280℃對生物質(zhì)進行熱處理。焦化后的生物質(zhì)能具有更高的能量密度，不再腐爛，并可以顆粒的形式作為均勻和連續(xù)的原料使用。在隨后的兩級氣化技術(shù)中，生產(chǎn)出多功能的生物合成氣體以及生物炭，除此之外，它們可用作水或煙氣凈化的活性碳和肥料?？偠灾?，由焦化的生物質(zhì)能和殘余物生產(chǎn)的合成氣為減少二氧化碳的生產(chǎn)過程提供了一個多功能、可擴展且具有成本效益的選擇。P?rner公司目前正在荷蘭規(guī)劃和開發(fā)一個25 MW的工廠，用于氣化焦化生物質(zhì)和殘余木材。該工藝在最近幾個月得到了進一步的發(fā)展，因此，工業(yè)余熱也得到了經(jīng)濟利用，整個工藝的效率得到了顯著提高。該工廠的建設(shè)計劃于2022年秋季開始。

通過節(jié)約資源來保護環(huán)境

為了更環(huán)保，EDL開發(fā)了一種塑料回收技術(shù)。用于解聚聚烯烴類塑料廢料的專利工藝將聚乙烯和聚丙烯廢料轉(zhuǎn)化為有價值的產(chǎn)品，如蠟和碳氫化合物。因此，塑料廢料變廢為寶，再次成為工業(yè)的寶貴原料。

越來越多的企業(yè)開始關(guān)注能源優(yōu)化和循環(huán)經(jīng)濟。P?rner集團最近訂單中的例子清楚地說明了這一點：RWE投資了一個從污水污泥中回收磷的工廠，PCK優(yōu)化了其煉油廠的芳烴提取，隨著其在Tr?glitz建造第三個廢油理廠，Puraglobe正在投資于廢油的長期可持續(xù)利用。

生產(chǎn)有價值的產(chǎn)品

廢木材氣化廠的工廠設(shè)計

可持續(xù)發(fā)展也意味著制造出在應(yīng)用、使用壽命和重復(fù)可利用方面更加優(yōu)化的產(chǎn)品。作為一個以技術(shù)為導(dǎo)向的工廠規(guī)劃專家，P?rner公司還自己研發(fā)了環(huán)保的回收工藝。例如，該公司已經(jīng)研發(fā)了一種從稻殼灰燼中生產(chǎn)生物硅酸鹽的工藝，與傳統(tǒng)的石英砂高溫生產(chǎn)相比，它可以節(jié)省70%的二氧化碳排放量。在全球每年約7億t的稻米生產(chǎn)中，稻殼約占20%。這些可以在現(xiàn)代生物質(zhì)發(fā)電廠中轉(zhuǎn)化為氣候友好的可再生綠色能源。反過來，這會留下20%的稻殼灰（RHA），這在以前必須被填埋。RHA含有約90%的硅。這種新穎的專利工藝利用廢品RHA，將其加工和浸出為高純度的、高科技的生物硅酸鹽，這是許多工業(yè)應(yīng)用（洗滌劑、化妝品、建筑產(chǎn)品和 “綠色輪胎”用的二氧化硅等等）的重要原料。全世界的需求量超過600萬t，而且目前來看后續(xù)還將持續(xù)增加。

機遇與挑戰(zhàn)

由于目前的全球經(jīng)濟發(fā)展，能源轉(zhuǎn)型正在加速，對于工業(yè)界來說，這既帶來了巨大的挑戰(zhàn)，也帶來了巨大的機遇。過程工廠工程建設(shè)在通過技術(shù)創(chuàng)新掌握必要的轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮著核心作用。從長遠來看，這將加強歐洲工業(yè)的國際競爭力。能源和生產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)保轉(zhuǎn)型需要大量投資，但會創(chuàng)造新的價值鏈，從而成為未來幾十年經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)。然而，只有創(chuàng)造統(tǒng)一的法律框架條件，全面實施才能成功。 ●