巴斯夫气体处理技术如何助力航运业实现碳捕集与减排？

“流程工业” 2025-02-13

本文旨在探讨巴斯夫如何优化升级气体处理技术，以克服海上风浪交加的恶劣环境。这不仅对实现气候中和目标至关重要，同时也展示了技术创新在应对环境挑战方面的重要作用。通过深入分析巴斯夫的技术优化措施，可以为相关行业提供宝贵的经验与参考。

全球航运业计划最迟于 2050 年实现气候中和，而达成这一目标的关键技术之一便是船载碳捕集系统（简称OCCS）。本文旨在探讨巴斯夫如何优化升级气体处理技术，以克服海上风浪交加的恶劣环境。这不仅对实现气候中和目标至关重要，同时也展示了技术创新在应对环境挑战方面的重要作用。通过深入分析巴斯夫的技术优化措施，可以为相关行业提供宝贵的经验与参考。

本文刊登于PROCESS《流程工业》2025年第01期，原文标题《巴斯夫气体处理技术助力全球航运业可持续发展》，本文作者Klaus Jopp系 Wiwitech 新闻办公室自由撰稿人。

2023 年 7 月，国际海事组织（IMO）设定了雄心勃勃的气候保护目标：到2030 年，全球海运业的温室气体年排放量需较 2008 年水平降低至少 20%，理想情况下降低 30%。展望 2040 年，这一减排目标将进一步提升至 70%，甚至在最佳情况下达到 80%。IMO 秘书长林基泽指出，《2023 年 IMO 温室气体战略》的通过是国际海事组织发展历程中的一个重要里程碑，标志着向海运脱碳迈出的重要一步。然而，这仅仅是开始，实现这些目标仍需付出巨大努力。至 2050 年，国际海运业需达成气候中和的目标。目前，海运业约占全球人为温室气体排放量的3%。

为实现这一艰巨目标，各方正在积极探索多种技术，其中船载碳捕集系统（OCCS）显得尤为重要。气体处理技术被视为一种成熟的解决方案。早在 2022 年，国际知名的海事行业船级社 DNV 发布的《通向净零排放之路》报告就强调了这一点：“如果希望将全球变暖控制在 1.5 ℃以内，碳捕集与去除技术不可或缺。”

这是马来西亚国家石油公司（Petronas）最新的浮式液化天然气（FLNG）生产装置。这一装置为清洁能源供应开辟了新的来源，专为深海天然气田开发而设计，能够从深度达 1 500m的深海天然气储层中开采天然气，该设施每年能够生产高达 150万 t 的液化天然气（LNG）。

巴斯夫作为该领域的全球领导者，拥有 50 多年的气体处理技术经验，广泛应用于深海及远海天然气净化（FLNG）、火电厂及工业废气处理等多个领域，并正用于减少海运业的二氧化碳排放。特别是巴斯夫 OASE® blue 技术，专为烟气碳捕集设计，以低能耗、低溶剂损失以及灵活而著称。在气体处理方面，巴斯夫处于全球领先地位，提供涵盖天然气、合成气、生物气等各类气体的高效处理技术。这些技术已在全球 500 多家工厂中成功应用。

OASE® blue 技术首次应用于海上

2024 年6月初，一份具有里程碑意义的合同签署在国际航运界引起了广泛关注：中船动力（集团）有限公司（简称中船动力）与巴斯夫在 2024上海国际碳中和博览会上签署框架协议，旨在实现碳捕集系统的实船应用。作为中国船舶集团旗下子公司，中船动力将采用巴斯夫的 OASE® blue 技术于其船载碳捕集系统（OCCS），并应用于多艘液化气体运输船上，以减少空气污染物排放。对此，中船动力环保事业部总经理陈海峰表示：“在全球减碳目标指引及航运‘绿色低碳’转型的大趋势下，中国船舶集团旗下中船动力（集团）有限公司以前瞻性视野积极承担起航运业绿色低碳发展重任。我们与巴斯夫深度合作，携手解决船舶行业的温室气体排放问题，共筑绿色低碳航运的美好未来。”

在船舶气体净化领域，巴斯夫凭借多年的技术积累奠定了坚实基础。巴斯夫全球 OASE® 气体处理卓越部门负责人 Torsten Katz 博士指出：“我们在两个主要研发方向上实现了协同发展：一是针对 FLNG 的气体处理装置，二是烟气处理技术。随着 OASE® purple（用于 FLNG 应用）和 OASE® blue（用于烟气处理）等技术的发展，我们对海上气体净化的新挑战充满信心。”研究显示，海洋环境及波动对设备的影响复杂且难以预测。巴斯夫很早就意识到这一点，并基于此开发了克服海上特殊条件的技术解决方案。

这幅图展示了在高压条件下用于去除二氧化碳的气体处理过程的关键设备，类似于天然气净化过程中所使用的设置。整个流程的核心在于吸收塔（图中左侧的塔），在这里待处理的气体自下而上流动，并与从顶部向下流动的洗涤液逆流接触。通过这种方式，气体中的二氧化碳被洗涤液吸收；接下来，载有二氧化碳的洗涤液会经过一个减压装置（位于中间的设备），该装置有助于降低压力，为后续的再生步骤做准备。然后，这些含有二氧化碳的洗涤液进入再生塔（图中右侧的塔），在此进行再生处理，即通过一系列物理或化学过程将二氧化碳从洗涤液中释放出来，使洗涤液得以再生并循环使用；最终，经过再生的洗涤液重新返回吸收塔，完成一个完整的循环。

在这一过程中，吸收塔用来净化气体，待处理的气体从塔底向上流动，在逆流操作中与洗涤液接触。为了提升物质交换效率，采用了规整填料。这些由薄波纹、打孔金属板或金属网组成的填料安装在塔内，能够促进气体与洗涤液之间的高强度物质交换，同时提高运行安全。巴斯夫的研究显示，使用这种规整填料可以获得最佳效果。此外，通过复杂的计算模型，例如巴斯夫的计算流体动力学模型（CFD），发现即使是洗涤液分布的微小不均，也会影响吸收过程的效果，这彰显了精确设计和优化十分重要。

复杂计算：波动对洗涤塔内的影响

洗涤塔在船舶上的安装位置同样至关重要，为达到最佳布局，需综合考量旋转轴心和杠杆比例等因素。正如 Torsten Katz 博士所言：“在这一领域，我们与造船企业紧密合作，积累了丰富的专业知识。”为了找到液化和处理设备在船上的最佳设计方案，必须加强船舶建造与设备工程领域的互动。此过程中需要考虑诸多因素，如船舶的重量及质量分布等关键参数。为此，巴斯夫启动了一项关于气体处理设备“海洋化”的研究，旨在基于其深厚的行业知识开发专门的解决方案。这些前期工作已取得了显著成果，例如，巴斯夫在 FLNG 设施所需的气体处理设备方面发挥了重要作用，帮助意大利能源公司 Eni 开发了位于莫桑比克沿海罗伍马盆地深处的 Coral气田。

在 OASE® blue 技术获得成功的同时，巴斯夫在其早期阶段就开始探索该技术在海上船舶应用的可能性。一方面，该公司充分利用了在 FLNG领域积累的经验，尤其是针对海上恶劣环境下的挑战；另一方面，还将烟气处理领域的广泛研究成果有效整合到技术发展中。这种跨领域的经验融合不仅促进了技术创新，也为实现船舶碳捕集和减排目标提供了坚实的技术支持。通过这种方式，巴斯夫不仅推动了自身技术的进步，也为全球航运业向低碳转型做出了重要贡献。

重要船舶制造商为船上气体处理技术做好准备

2022 年 9 月，巴斯夫与三星重工业株式会社（三星重工）在米兰举行的 2022 年国际天然气技术展览会（Gastech）上签署了一项联合可行性评估协议，旨在利用巴斯夫的 OASE® blue 技术实现在船舶上的二氧化碳捕集。此次合作涵盖了具体研究、技术规划及碳捕集装置的工程设计与建设。巴斯夫凭借在 FLNG 领域的专业知识和已验证的 OASE® blue 技术为项目提供支持，该技术相比传统方法能够显著节省能源，推动可持续发展。三星重工则负责评估将气体处理技术安装于海船上的可行性。[ 时任 ] 三星重工造船销售工程主管 Youngkyu Ahn 表示：“通过与巴斯夫的合作，三星重工已开发出高效的船载碳捕集系统，这将有助于在低碳航运市场中取得竞争优势。”

自 2023 年 4 月起，巴斯夫开始与另一家全球领先的船舶制造集团——中船动力合作，共同开发适用于商业船舶的二氧化碳捕集系统。中船动力长期专注于船用发动机、动力系统及海运能源设备的研发、制造和服务，并致力于提供绿色船舶低碳解决方案。

通过结合巴斯夫在气体处理领域的深厚专业知识，双方的合作有望加速全球航运业的可持续发展。中船动力总经理邵煜指出：“通过与巴斯夫合作，将有助于中船动力在低碳绿色船舶领域的差异化布局，取得竞争优势。”目前，这项合作已经取得了一项具体的商业成果——OASE® blue 技术首次实船应用，标志着向实现更加绿色的海洋运输迈出了重要一步。

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