本書從行業(yè)視角講述了歐洲化學工業(yè)推進碳中和的路徑，選取甲醇、乙烯、甲苯、合成氨等9種碳排放量較高的化工品，通過化工碳減排的案例分析、實證研究等方法系統(tǒng)闡述了歐洲的主要低碳路線。通過設定最大情景、雄心方案、中間方案、一切照舊等四種情景，分析上述重點領域的產量、供需情況以及二氧化碳減排潛力，探究裝置改造及熱電聯(lián)產等方式促進節(jié)能增效的具體措施，進行產能與能耗對比、投資成本及實施難點分析并提出發(fā)展建議。
全書邏輯嚴謹、案例豐富，具有較強的實踐性與操作性，對于同樣面臨碳中和壓力的中國化工行業(yè)有非常重要的借鑒意義，適合石油化工行業(yè)從事科技研發(fā)和企業(yè)管理的人員閱讀。本書內容將為科研人員選擇未來研究方向，為企業(yè)確定重點投入戰(zhàn)略提供支持。
01 概述 1
1.1 背景 1
1.2 研究范圍 2
1.2.1 產品范圍 3
1.2.2 重點研究技術 4
1.2.3 本書中的情景假設 6
1.3 基本假設和數(shù)據(jù)來源 7
1.4 定義 8
02 能效提升潛力 11
2.1 增量改進 11
2.2 最佳實踐技術的應用 12
2.3 先進熱集成 12
2.4 過程強化設備 13
2.5 能效措施的影響 13
03 低碳電力的直接應用 15
3.1 用電制蒸汽（TRL 7） 15
3.2 基于蒸汽再壓縮的先進熱能管理技術 18
3.3 氯堿生產（TRL 9） 19
3.3.1 氯堿生產工藝流程 19
3.3.2 單位產量能源需求 21
3.3.3 生產單位氯堿的二氧化碳減排量 22
3.3.4 氯堿工藝的經濟性 23
04 以氫氣和二氧化碳為基礎原料的生產路線 24
4.1 氫氣的低碳生產 25
4.1.1 電解制氫 25
4.1.2 其他低碳制氫生產工藝 32
4.2 氫氣合成氨 34
4.2.1 傳統(tǒng)氨生產工藝（TRL 9） 34
4.2.2 低碳方式的氨生產（TRL 7） 35
4.2.3 合成氨各單元的能量需求 36
4.2.4 單位氨合成的二氧化碳減排量 37
4.2.5 低碳合成氨工藝的經濟性分析 38
4.2.6 氨的混合生產工藝 38
4.3 低碳氨與二氧化碳合成尿素 39
4.3.1 尿素合成各單元的能量需求和CO2 減排量 40
4.3.2 低碳路線生產尿素的經濟性 41
4.4 以氫氣和二氧化碳為原料的甲醇合成路線 41
4.4.1 常規(guī)甲醇生產工藝（TRL 9） 41
4.4.2 低碳甲醇生產（TRL 7） 42
4.4.3 單位甲醇生產的能耗指標 44
4.4.4 單位甲醇生產的二氧化碳減排量 45
4.4.5 低碳甲醇生產的經濟性分析 46
4.5 甲醇制乙烯和丙烯（TRL 8 ～ 9） 47
4.5.1 常規(guī)乙烯和丙烯生產 47
4.5.2 甲醇制乙烯和丙烯低碳工藝技術（TRL 8 ～ 9） 47
4.5.3 甲醇生產乙烯和丙烯的單位能源需求 49
4.5.4 單位乙烯和丙烯生產的二氧化碳減排量 49
4.5.5 低碳工藝生產乙烯和丙烯的經濟性分析 50
4.6 氫基甲醇路線生產BTX（TRL 7） 50
4.6.1 常規(guī)工藝路線生產BTX（TRL 9） 50
4.6.2 低碳甲醇工藝生產BTX（TRL 7） 50
4.6.3 低碳工藝生產BTX 的能源需求 51
4.6.4 低碳工藝生產BTX 的二氧化碳排放量 51
4.6.5 低碳工藝生產BTX 的經濟性分析 52
4.7 低碳氫氣和二氧化碳合成燃料 52
4.7.1 低碳甲醇作為運輸燃料 52
4.7.2 通過合成氣和費托合成生產柴油和煤油（TRL 5 ～ 7） 54
4.8 氫氣和二氧化碳合成甲烷 57
4.8.1 由氫氣和二氧化碳合成低碳甲烷/ 合成氣（TRL 6 ～ 7） 58
4.9 基于氫氣的低碳合成路線的比較 60
4.10 二氧化碳作為化工原材料 61
05 使用二氧化碳的替代合成途徑 64
06 以生物質為原料的低碳化學品生產 66
6.1 生物甲醇的生產（TRL 6 ～ 7） 67
6.1.1 生物甲醇的生產過程 67
6.1.2 單位生物甲醇生產的能源和原料需求 68
6.1.3 單位生物甲醇生產的二氧化碳減排量 68
6.1.4 生物甲醇生產的經濟性分析 69
6.2 生物乙醇的生產（TRL 7 ～ 9） 70
6.2.1 生物乙醇生產過程 70
6.2.2 單位生物乙醇生產的能源和原料需求 71
6.2.3 單位生物乙醇生產的二氧化碳減排量 72
6.2.4 生物乙醇部分替代汽油的二氧化碳減排量 73
6.2.5 生物乙醇生產的經濟性分析 73
6.3 生物乙烯的生產（TRL 8 ～ 9） 73
6.3.1 生物乙烯的生產過程 73
6.3.2 單位生物乙烯生產的能源和原料需求 74
6.3.3 單位生物乙烯生產的二氧化碳減排量 74
6.3.4 生物乙烯生產的經濟性分析 75
6.4 生物丙烯的生產（TRL 6 ～ 7） 75
6.4.1 生物丙烯生產過程 75
6.4.2 單位生物丙烯生產的能源和原料需求 76
6.4.3 單位生物丙烯生產的二氧化碳減排量 76
6.5 生物質為原料生產BTX 77
6.5.1 BTX 的生產過程 77
6.5.2 以生物質為原料生產單位BTX 的能源和原料需求 78
6.5.3 以生物質為原料生產單位BTX 的二氧化碳減排量 78
6.6 不同生物質合成路線的對比 79
6.7 可利用的生物質原料 80
07 其他行業(yè)的氣體排放和側流的利用（工業(yè)共生） 82
7.1 二氧化碳的來源 83
7.2 鋼鐵制造作為H2、CO和CO2/CO 混合流的來源 84
7.2.1 鋼鐵生產中的廢氣用于乙醇生產 86
7.3 其他工業(yè)共生 87
08 循環(huán)利用的概念及用聚合物廢料作為化工原料 88
09 描述低碳化學工業(yè)的4 個情景 91
9.1 “一切照舊”情景 91
9.1.1 化學品產量 92
9.1.2 二氧化碳排放量 92
9.2 最大情景 93
9.2.1 產量 94
9.2.2 二氧化碳減排量 96
9.3 中間方案 97
9.3.1 低碳產量 98
9.3.2 二氧化碳減排量 100
9.4 雄心方案 101
9.4.1 低碳產量 102
9.4.2 二氧化碳減排量 103
9.5 不同方案的產量和二氧化碳減排量匯總 105
10 不同情景下的能源和原料需求 107
10.1 對“無碳電力”的需求 107
10.2 二氧化碳作為原料的需求 110
10.3 生物質作為原料的需求 111
11 不同情景下的經濟影響 113
11.1 生產成本 114
11.2 單種化學產品的總生產成本和避碳成本 118
11.2.1 氨 119
11.2.2 氯氣生產 121
11.2.3 尿素 122
11.2.4 甲醇 124
11.2.5 乙烯、丙烯和BTX 126
11.3 總結 128
12 研發(fā)與創(chuàng)新的需求 130
13 政策措施 134
14 歐洲化學工業(yè)的轉型 136
14.1 當前歐洲化學工業(yè)的能源供應、原料基礎與碳流 136
14.2 “ 一切照舊”情景中，歐洲化學工業(yè)的能源供應、原料基礎和碳流 138
14.3 中間方案中，歐洲化學工業(yè)的能源供應、原料基礎和碳流 140
14.4 雄心方案中，歐洲化學工業(yè)的能源供應、原料基礎和碳流 141
14.5 最大情景中，歐洲化學工業(yè)的能源供應、原料基礎和碳流 142
15 致謝 144
16 附錄 145
附錄1 計算氫成本隨工作時間的函數(shù)的假設 145
附錄2 假設可行情景 145
附錄3 中間情景歷年假設、影響和需求數(shù)據(jù) 146
附錄4 雄心方案歷年假設、影響和需求數(shù)據(jù) 149
附錄5 最大情景歷年假設、影響和需求數(shù)據(jù) 152
附錄6 二氧化碳捕集技術 154
尾注 159
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