源自石化产品的化学基础原料继续在社会中发挥着至关重要的作用。
合成气生产在石化行业二氧化碳排放中占有重要份额。
现有技术能够大规模显著减少合成气生产过程中的二氧化碳排放，助力行业迈向净零排放。
五十多年来，石化产品在社会中发挥着至关重要的作用，行业在此期间不断发展，采用新技术和新工艺，以提高效率并降低成本。当前的重点是如何减少化工行业的碳足迹。化工行业是仅次于钢铁和水泥行业的第三大排放行业。
根据国际能源署（IEA）的数据，2018年化工行业的二氧化碳排放量为15亿吨，占工业二氧化碳排放量的18%。其中很大一部分二氧化碳源自化石燃料衍生的合成气。现有技术已能大幅减少这些排放，有助于化工行业向净零排放转型。
并非所有合成气的二氧化碳排放都相同
合成气生产采用蒸汽甲烷重整（SMR）技术，将天然气转化为以氢气和一氧化碳为主的混合气体，即合成气。合成气之所以得名，是因为它可作为合成其他化学品的基础原料，包括氨肥、更清洁燃烧的交通燃料、用于塑料生产的乙烯、丙烯和丁二烯，以及甲醇等大宗化学品。
甲醇用于生产数以千计的产品，几乎渗透到我们生活的方方面面，包括丙烯酸塑料、用于制作服装的合成织物和纤维、胶粘剂、涂料，以及用于建筑的胶合板，还可作为药品和农用化学品中的化学制剂。氢气还可用于为燃料电池汽车和卡车提供动力，并将与电池技术协同发展，推动交通运输行业脱碳。
蒸汽重整是一种吸热过程，这意味着需要供应大量热量以推动反应。在传统SMR工艺中，这些热量是通过在另一个工艺流中燃烧甲烷产生的，由此产生的二氧化碳使该工艺具有较高的碳强度。碳捕集与封存（CCS）技术可以捕获二氧化碳并将其封存（例如封存于枯竭的油气田中），从而降低SMR工艺的碳强度。
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遗憾的是，这种“燃烧后”（燃煤CCS）的二氧化碳是以稀薄、压力相对较低的气流形式产生的，因此捕集难度较大，成本也相对较高。二氧化碳的另一个重要来源来自合成气生产过程中的工艺副反应，而这种工艺二氧化碳（工艺CCS）的捕集则较为简单且成本较低，因为其成分更为稳定、杂质更少，并且以较高的有利压力离开反应器，便于使用成熟的溶剂和吸收剂技术进行捕集。
先进重整可生成可捕集的二氧化碳
好消息是，已有一种成熟的大规模合成气生产方法，其中所有二氧化碳（工艺CCS）都以高压单一气流排出，因此可以轻松、经济地以极高的效率（95%及以上）进行捕集。先进重整技术采用气体加热重整（GHR）和自热重整（ATR），已在工业规模上应用数十年，无需单独的甲烷气流来产生驱动反应所需的温度。这进而消除了含有二氧化碳的稀薄、低压尾气流（燃煤CCS）。如下图所示，采用先进重整技术结合CCS，可以生产碳强度极低的氢气，这将使该工艺在2050年及以后仍具有竞争力。
先进重整的另一优势在于，它能更高效地利用合成气生产过程中的天然气，从而降低运营成本。
可再生碳源保障石化产业的可持续发展
从更广泛的角度看，化工行业生产的产品含有碳，这种情况将持续下去，因此无碳化工行业是不可能实现的。然而，如上所述，该行业能够并将会找到更高效利用碳的方法，从而降低碳强度，并将二氧化碳排放减少至极低水平。
作为这一努力的一部分，该行业正在探索利用生物质、城市固体废弃物和捕集的二氧化碳等可再生碳源生产化学品的方法。将这些碳与可再生电力驱动电解产生的氢气结合，可以进一步减少碳足迹。
例如，捕集的二氧化碳与可再生氢气可直接转化为甲醇，或通过逆水煤气变换反应转化为含有一氧化碳、二氧化碳和氢气的合成气，该合成气可通过成熟的费托合成工艺进一步加工，制成化学品和燃料。这是生产可直接替代航空燃油的燃料的一条途径，例如被视为助力航空业脱碳的关键的可持续航空燃料（SAF）。此外，基于合成气的技术可用于以甲醇和氨的形式储存和运输可再生能源，并正被提议作为可持续航运的燃料。
迈向净零排放
要实现净零排放目标，并将全球气温升幅控制在政府间气候变化专门委员会建议的1.5摄氏度以内，将极具挑战性，政府和行业需要部署一系列技术以实现这些目标。如今已在大规模应用中得到验证的先进重整技术，可以通过生产碳足迹极低的合成气，在迈向净零排放的进程中发挥关键作用。这种合成气及其所含的氢气，有助于大幅减少化工行业的碳足迹，并将支持交通运输和农业等其他行业的脱碳。最可贵的是，以极低二氧化碳排放大规模部署该技术的路径现已存在，其部署将使世界在实现净零排放的竞赛中占据先机。
