随着发展中国家/地区经济的扩张和生活水平的提高,对工业产品的需求预计也将增加。为满足这一需求,世界需要寻找比目前方法更节能、更环保的制造解决方案。自 2000 年以来,埃克森美孚已通过其能源效率热电联产项目减少并避免了近 3.5 亿吨的排放,并继续致力于设备设计、先进分离、催化和工艺配置方面的研究,为节能制造业的广泛发展贡献力量。

节能制造投入

在印度,埃克森美孚与跨国钢铁制造商塔塔钢铁 (Tata Steel) 紧密合作,以提高效率,进而减少排放。塔塔公司安装了 14 座轧钢机架用于钢铁制造,该公司采用市场上通用的润滑脂进行润滑,且必须定期使用重水喷雾清洗,帮助冷却。在清洗过程中,润滑脂被冲走,导致 17 个轴承出现故障,而每个故障造成 4 到 6 小时的延迟。每耽搁一小时,就会损失大约 50 吨的钢铁产量。塔塔公司联系了美孚润滑油现场工程服务小组,该小组对钢铁厂的机械设备及其性能故障进行了调查,并建议对方改用复合锂基润滑脂。这一产品转换不仅减少了 70% 的轴承故障和三分之一的润滑脂消耗,还提高了安全性,改善了环境的可持续性。

即使在传统分离工艺(如蒸馏)中,新的设备设计也可以实现跨越式的节能改进。例如,使用由埃克森美孚公司发现并开发的分离壁柱概念,可以将一系列蒸馏塔组合成一个蒸馏塔,从而显著节省能源和资金成本。埃克森美孚位于英国的 Fawley 炼油厂实现了 50% 的能源节约1

埃克森美孚的科学家和来自乔治亚理工学院及伦敦帝国理工学院的研究人员正共同致力于膜技术的研究,该技术可以减少二氧化碳排放,并减少热精炼(蒸馏)工艺所需的能源。发表于同行评审期刊《科学》(Science)2 上的研究结果表明,通过结合基于类别和大小的分子“分类”,可以实现轻质原油的非热分馏。最初的模型已经表明,在汽油和航空燃料中,其效率是目前使用的最具竞争力的商业膜的两倍。

生命周期分析

生命周期分析 (LCA) 是评估能源过程和产品对环境影响的首选科学方法。在比较不同的能源技术时,重要的是要包括每个选项生命周期中的所有排放量。必须包括排放任何类型温室气体的每一步,以正确估计总排放足迹。这包括与资源生产、转化、运输以及最终用户(例如在车辆或发电厂中)燃料消耗相关的排放。

埃克森美孚还与麻省理工学院能源计划合作开发了一种新的 LCA 工具,该工具涵盖了代表大多数温室气体排放的多种技术路径。该工具名为“可持续能源系统分析建模环境”(SESAME3),它基于公共领域中广泛引用的同行评审来源,可以对 1,000 多种技术路径进行完整的生命周期分析,涵盖一次能源到最终产品或服务,包括来自电力、交通、工业和住宅领域的产品或服务。

为产生有意义的影响,温室气体减排技术也必须具有成本效益。技术-经济分析 (TEA) 的使用有助于确定最具影响力和成本效益的方法,在减少温室气体排放的同时满足全球能源需求。TEA 还有助于以透明的方式介绍政策的制定情况。

TEA 目前正被添加到 SESAME 模型中。一旦完成,SESAME 将在整体系统环境中对所有领域能源技术的排放和成本进行比较。它将作为一种透明的开源网络工具公开提供,供专家和普通用户使用。

 

资料来源:
1 B. Slade, B. Stober, D. Simpson, Dividing wall column revamp optimises mixed xylenes production, IChemE, Symposium Series No. 152, (2006).2
2 K. Thompson, R. Mathias, D. Kim, J. Kim, N. Rangnekar, J. Johnson, S. Hoy, I. Bechis, A. Tarzia, K. Jelfs, B. McCool, A. Livingston, R. Lively, M. Finn, N-Aryl-linked spirocyclic polymers for membrane separations of complex hydrocarbon mixtures, Science 369 (6501) (2020) 310-315.3
3 E. Gencer, S. Torkamani, I. Miller, T. Wu, F. O’Sullivan, Sustainable energy system analysis modeling environment: analyzing life cycle emissions of the energy transition, Applied Energy 277 (2020) 115550.

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