PureSOx 废气清洁

荷兰代尔夫特环保咨询公司(简称CE Delft)对二氧化碳排放和防止船舶污染国际公约(简称MARPOL)附则六的合规性备选方案的研究

自从我发表上一篇博客文章以来,已经有很长一段时间了,在那篇文章中,我曾承诺会进一步深入研究多环芳烃(PAH)及其与海洋环境污染的关系。对此我感到十分抱歉,我将不得不请您继续耐心等待。因为该研究目前尚未完成。

同时,我想在此回顾下荷兰代尔夫特环保咨询公司于今年8月发布的报告。该报告详细介绍了一项名为“2020年防止船舶污染国际公约附则六合规性备选方案之二氧化碳排放比照”的新研究,鉴于该研究广为人知,我将其简称为“WtW研究”。阿法拉伐、瓦锡兰、挪威Yara等公司都给予资金支持参与了这项研究,但为确保其科学独立性,该项目的技术评估由荷兰代尔夫特环保咨询公司独立进行。

我们都知道,氧化(燃烧)后将硫洗出所需的能量比将其作为一种元素从燃料本身中去除所消耗的能量少。但是,具体少消耗多少能量以及,这对二氧化碳排放量又有何意义呢?这两个问题的答案,取决于您认为的炼油厂可能采用的炼油加工策略,但是并非所有的炼油厂都会使用相同的炼油工艺。这是WtW研究在考虑“合规燃料”方案时所反映的内容。对于与合规燃料相关的二氧化碳排放量的增加,该研究给出了1%到25%的范围。乍一看,该跨度似乎很荒谬,所以让我们对其进行进一步的验证。

制造合规燃料耗能最少的方法是处理直馏燃料。该加氢脱硫(HDS)处理工艺,仅需要在处理过程中增加少量的氢气。对于含硫量为0.5%和0.1%的燃料,这将导致二氧化碳排放量分别增加0.9%[1]和1.2%。

要使燃料符合标准,最耗能的方法是进一步处理重燃料油(简称HFO)。与直馏燃料相比,这需要更多的焦化工艺,加氢裂化工艺,催化裂化工艺或其他处理工艺。其他的工艺过程涉及碳链的断裂,而这意味着能量的损失。对于含硫量为0.5%和0.1%的燃料,因采取上述处理工艺,导致其二氧化碳排放量的增加分别为20.3%和26.2%。

当然,以上结果只是基于现实的炼油厂中不存在的工艺处理模型所推断得出。上述两种燃料处理工艺,分别代表了能源消耗的两个理论极限-一种工艺处理过程和另一种工艺处理过程的产量-真正的炼油厂可能不会反映出来。该二氧化碳排放量的增加跨度,既没有反映出各个炼油厂的实际操作方式,也没有反映出与国际海事组织2015/2020年度发布的低硫燃油规范相一致的在全球水平上增加的支出。[2]

由于国际海事组织2015/2020年度发布的低硫燃油规范,目前需要更多的低硫燃料。[3] 假设以前在市场需求和供应之间存在合理的平衡,这一发布,则意味着现在需要改变该平衡。炼油厂可以采取其中几种由此而得出的策略,但我不是这方面的专家。 但是,在我看来,以下几点是很自然而然的:如果您不想改变您炼油厂的加工处理工艺,同时您还能够提高产量,则您会选择加工更多的原油来生产更多的合规燃料。在全球范围内,这将导致原油开采量的增加,同时也将导致残渣燃料的增加。

另一方面,如果您作为一个炼油商,很难售出最后的和/或增加的剩余燃料,或者您没有能力在旧的处理工艺下提高产量,那么您可能需要投资新的/额外的加工设备。这也将与二氧化碳排放量的增加有关,不过至少如果您还可以在生产合规燃料和加装废气清洁系统(EGCS)两个方案之间进行合理的比较。

当然,考虑这些影响是一项非常复杂的任务,因为很难评估哪些改变是由国际海事组织于2015/2020年度单独发布的低硫燃油规范所引起的 -或者甚至很难确定应对哪些产品流的相关“外部”成本和二氧化碳排放量进行调整。 因此,真正的整体看法和评估仍然包含许多未解决的问题。

炼油业本身(欧洲石油化工协会)的报告称,国际海事组织2015/2020年度发布的低硫燃油规范的规定,将导致全球二氧化碳排放量增加约10%,而这是在不考虑与安装相关活动的情况下产生的碳排放量。[4]根据补充进行的国际海事组织燃料可用性研究[5],基于特定数量的船舶在船上加装使用了废气清洁系统的假设,估计碳排放的增长率将为4.4%-而该假设是欧洲石油化工协会的研究并不认同的假设。

考虑到来自WtW研究的数据以及上述其他研究的数据,可以合理地假设,如果所有船舶都只使用合规燃料,那么全球二氧化碳排放量的增加将超过4.4%,而欧洲石油化工协会估算其自己的数据约为 10%。 还可以合理地假设,该数字不太可能达到WtW研究中的最高值,约为25%,因为这对于众多的炼油厂而言都是一笔过于昂贵的投资。 但是,人类需要认识到的是,作为一种资源,原油越稀少,那么对重燃料油(HFO)进行脱硫的趋势就越强。只要该处理工艺能通过净零碳/零碳燃料替代品和采取基于温室气体排放控制的措施, 仍保持竞争力。

考虑到未来全球航运业务的增长,国际海事组织在其最初的温室气体排放战略[6]中提到了“温室气体排放要尽快达到峰值”。促进废气清洁系统的使用,将有助于减少该排放峰值,并且证明此举措的确具有合理意义,因为在未来的5到10年内,零碳和净零碳替代燃料还将不能大规模得以在全球范围内使用。

但是,让我们回到WtW研究中。到目前为止,应该清楚的是,我们应该这样解读该研究报告:脱硫直馏燃料的加工炼制工艺,比重燃料油脱硫的工艺耗能更少。  就这方面而言,该研究没有考虑到如果世界各地所有的炼油厂都将直馏燃料用作资源,将对全球造成的影响。尽管如此,所有的炼油厂都不太可能会升级其工厂设备设施以仅对重燃料油(HFO)进行脱硫。因此,如果您希望搞清楚全球所有船舶均使用合规燃料的情况下,国际海事组织2015/2020年度发布的低硫燃油规范,对全球二氧化碳的排放量会产生何种影响,那么您在本研究中找不到答案。但是,在该研究报告中您会发现,如果所有船舶都装有废气清洁系统,则由于国际海事组织于2015/2020年度发布的低硫燃油规范,全球二氧化碳排放量将增加多少。

2021年2月17日

参考文件

[1]WtW研究指出二氧化碳的排放量为0.7%。但是,回顾该研究的结果表明,使用该研究中给出的数字,得出的结果是二氧化碳的排放量为0.9%。

[2]防止船舶污染国际公约附则六第14条–硫排放控制区和全球硫含量上限。

[3]代尔夫特环保咨询公司(2016)。燃油可用性评估–最终报告。海洋环境保护委员会(MEPC )70 / INF.6国际海事组织燃料可用性研究。七月。

[4]欧洲石油化工协会(2018)。二氧化硫排放对全球海洋环境的影响。报告1/18。

[5]EnSys能源软件和咨询公司(2016)。补充的燃料可用性研究–最终报告。海洋环境保护委员会(MEPC )70 / INF.9 国际海事组织燃料可用性研究。7月15日。

[6]海洋环境保护委员会MEPC.304(72)号决议–国际海事组织关于减少船舶温室气体排放的初步战略。2018年4月13日通过。