合成气：完美的中间产物

《循环物质》第61期 - 2026年 天然气

在气体的世界里，合成气（syngas）正受到主要化工企业和新燃料生产商越来越多的关注。合成气是氢气（H₂）、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO₂）的混合物，还含有微量的甲烷和水蒸气。

合成气不是一次能源。它是一种化学中间体，通常由天然气甚至沼气制得。可以说，它是工业界的一张"万能牌"。它能转化成多种不同的产品，具体转化成什么，取决于它是在哪种场景下生成的。而这正是它的优势所在。

如今，合成气的用途十分广泛。它可以直接作为能源来驱动涡轮机。它也可以通过费托合成（Fischer-Tropsch synthesis）生产"合成"柴油和航空燃料。此外，它还能用于生产氢气及其各种衍生物——既可用于化工流程，也可作为储能载体，而且脱碳程度可以很高。

更重要的是，合成气也是合成其他化合物的关键中间体，这些化合物对脱碳同样意义重大：甲醇、低碳肥料，以及氨等低碳船用燃料。此外，通过对塑料废弃物进行气化或热解，也能获得合成气，从而实现"变废为能"的生产性回收。

要让合成气在脱碳过程中发挥最大作用，原料来源至关重要。

"目前，主要项目仍集中在传统化石原料上，重点是减少排放、提高效率，从而用更少的化石原料生产出同样多的产品，"梅尼卡·安东内利（Menica Antonelli）说道。她是KT Tech（隶属Nextchem，MAIRE集团旗下企业）增量创新部门负责人。Nextchem是该领域技术研发与工厂建设方面的领军企业。

用于脱碳的合成气

不过，从长远来看，情况会有很大不同。即便在油气行业内部，不依赖化石燃料生产合成气的替代工艺研发也在推进。

"近几年，(这方面的)进展明显放缓。相关技术已经存在，或正在开发中，但仍缺乏合适的国际监管框架。对许多企业来说，方向已经明确了，"她补充道。Maire的专家们认为，这些技术前景可期，但还需要通过市场和监管机制找到经济上的最优解。

这并不意味着低碳技术和项目就此止步。事实上，利用不可回收的无机和有机废弃物生产合成气，正吸引着大量关注。去年，Nextchem子公司与Altalto Ltd签署了一份设计合同，为英国林肯郡因明汉姆（Immingham, Lincolnshire）的一座可持续航空燃料（SAF）工厂提供设计服务。

这座工厂将是首批把废弃物转化为合成气、再提炼成高品质可持续燃料的工厂之一。项目预计2030年投产，年产可持续航空燃料3000万升（约合23,000吨），符合英国旨在降低航空业排放的"SAF强制令"（SAF Mandate）要求。燃料原料将来自城市生活垃圾（MSW）以及工商业废弃物（C&I），从而把废弃物变成战略资源。

用于制氢的合成气

"另一个值得关注的领域是氢能，它有多种重要用途，"KT Tech商业与业务发展部负责人保罗·马扎拉（Paolo Mazzara）说道。

合成气本身就含有一氧化碳和氢气。通过水煤气变换反应（WGS），让一氧化碳与水蒸气反应，可以进一步提高氢气浓度。由此可以生产出灰氢（来自化石烃类原料）、蓝氢（化石烃类原料+碳捕集）或绿氢（来自生物质或废弃物），也可以生产氨。

"就蓝氢而言，我们参与的最大项目之一位于安特卫普港，合作方是美国工业气体巨头空气化工产品公司（Air Products），它是主要的技术气体生产商和供应商，"马扎拉继续说道。"这里靠近北海的老旧枯竭油田，使得从工艺中分离出的二氧化碳可以以相对较低的成本注入其中，让这个项目在经济上具有竞争力。这说明，在选择工艺路线时，充分评估当地可用资源有多么重要。"

在低碳蓝氢生产技术中，有一项叫作NX eBlue，它基于电解蒸汽甲烷重整（eSMR）技术，由Nextchem旗下子公司KT Tech开发。

"这项技术此前已在美国的一个项目中得到应用，能大幅减少二氧化碳的产生，并整合了碳捕集技术，进一步降低排放，同时具备良好的运行灵活性和可扩展性。我们为这项成果感到骄傲，它让Nextchem站在了烃类制氢电气化的最前沿，"安东内利总结道。

生物制氢的新前沿

展望未来，该集团还设想通过沼气制取合成气，进而生产生物氢。

将可再生气体直接转化为生物液化天然气（bio-LNG）或生物甲烷，能耗很高，整体效率偏低，工业成本高，使用灵活性也较差，相比之下，先转化为合成气这个中间步骤更具优势。

"沼气转化为合成气、再转化为生物氢，这条路径目前在成本上还不能说完全有竞争力，但随着时间推移，很可能会出现新的补贴政策，"马扎拉补充道。"我们认为，未来会出现两种相互竞争的趋势：在生物质资源集中的地区，会通过合成气路径转化为生物氢；而在生产较为分散的地区，生产液化天然气则将成为必然选择。"

未来的可能性依然十分广阔。合成气作为中间体的前景，最终将取决于市场力量、监管政策，以及化工行业新阶段和先进脱碳工厂所带来的产业战略走向。