COMSYN：下一代生物质发电的生物燃料的紧凑选择

2021-05-17

Horizon 2020项目COMSYN，介绍了一项技术，该技术是迈向具有竞争力的低碳能源解决方案以实现可持续未来的下一步。 对先进生物质发电生物燃料的需求正在迅速增长，需要新的生产解决方案。 欧盟第二号可再生能源指令(REDII)规定增加可再生能源的份额，其中一部分涉及运输部门。总体目标是，到2030年，欧盟最终能源消耗总量的32%和运输部门所用能源的14%将来自可再生能源。REDII还为使用由特定原料(如木质纤维素残留物和废物)生产的先进生物燃料设定了3.5%的有约束力的次级目标。 此外，作为可再生能源目标的一部分，用于生物燃料的粮食作物和用过的食用油原料的使用是有限的。在2019年，欧盟先进生物燃料的消费量约为3兆吨，其中80%是以UCO为基础的生物燃料。欧盟国家计划到2030年将基于非uco原料的先进生物燃料消费量增加到800万吨/吨。一些国际机构估计，欧洲先进生物燃料的消费量到2030年将达到10-25兆吨，到2050年将达到50-140兆吨。因此，需要对木质纤维素生物燃料生产进行投资，以满足未来对生物燃料的需求。 运输燃料的紧凑型气化合成工艺 欧盟资助的COMSYN项目开发了一种新的生物质-液体(Btl)生产概念，将生物质分散初级转化的好处与现有炼油能力的大规模和成熟技术相结合。生物质气化炉气化、气体净化和费舍尔-托合成技术的创新进展，使得在靠近生物质资源的中小型装置中将各种生物质残留物转化为高质量的生物粗油是可行的。通过将这些一级转化单元集成到当地的热能和电力生产中，实现了80%的生物质利用效率。初级转化后的产品将在现有炼油厂提炼成高质量的液体运输燃料。 COMSYN项目的技术目标是对从生物质气化炉气化到燃料运输的整个过程进行中试规模的验证。这是要在三次试验活动中实现的。VTT在芬兰埃斯波的Bioruukki研究中心，并在捷克共和国利特维诺夫奥伦统一汽油研究中心Unicre进一步将液体中间体升级为燃料。在为期三周的试验过程中，三种原料(树皮、森林残留物和秸秆)被气化，所获得的原料气被提升为超清洁的合成气。利用INERATEC公司的强化费-托技术，生产了170公斤生物粗油和蜡，用于炼油厂的研究。从验证活动中获得的数据为企业概念的发展和COMSYN流程的商业化提供了坚实的基础。 选定领域的业务概念 可行的商业概念的先决条件是低成本原料的供应、好的销售前景和在可行运输距离内的炼油厂进行加工生产的可行性性。 在北欧和中欧条件下研究了COMSYN工艺的可行性。在北欧，计划中的原材料是以木材为基础的残留物和废物.木材残渣可作为纸浆和锯木厂的副产品。通常这些残余物被用来生产能源，任何多余的都会卖给其他消费者。如果用作生物原料油生产的原料，生产过程可以使用低成本的原材料，并且该过程的多余热量可用于各自的纸浆或锯木厂。 这一过程还可适应城市条件，利用当地现有的不同废液作为原料，并为城市提供地区供暖。据估计，附近含有加氢裂化装置和HVO装置的炼油厂是最适合进行生物原料油的炼油厂，北欧国家可以找到这类炼油厂。据估计，该气化装置的规模为150~200 MW，用于制浆厂和通用CHP相关概念，80 MW用于锯木厂。相应的生物油产量为25~50 kt/a。 在中欧条件下(捷克共和国、波兰、德国)，该工艺的原材料可以是据估计可获得的秸秆，并在一些国家增加对能源和生物燃料的利用。该工艺产生的过剩热量将用于区域供热或加工工业用途。由于REDII的目标，很有必要用可再生能源和工业余热取代矿物燃料热生产。可行的气化装置尺寸估计为150~200 MWth，由此产生的生物油产量为40~50 kt/a，成本为1.06欧元/L。在这种情况下，生物原料(共计200 kt/a)将被运往奥伦联合汽油的Litvínov炼油厂进行共处理。 所有预测2050年欧盟内部燃料消耗的情景都需要比现有技术生产的更多的生物燃料。COMSYN工艺概念是利用欧洲生物质残留物作为高质量运输燃料的一种灵活和可行的选择。该工艺的成功技术验证和通过的商业研究为COMSYN技术的商业化提供了良好的起点。