中國(guó)海上首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)二氧化碳封存工程

造船業(yè)皇冠上的“三大明珠”（航空母艦、大型郵輪、LNG運(yùn)輸船）中國(guó)都把它們摘下來(lái)了，收入囊中。LNG（液化天然氣類(lèi)）船不止一種，包括多種氣態(tài)化工產(chǎn)品液化物運(yùn)輸，如液氫、液氧、液氮、液氨（NH3）、液二氧化碳、液化石油氣等。它們的共同點(diǎn)是在極低的溫度下才能液化，所以必須用能耐低溫的抗海水腐蝕材料的儲(chǔ)罐運(yùn)輸。這樣的材料鋁最適合。

每艘船上約有4個(gè)或5個(gè)大罐。每個(gè)罐的容積超過(guò)3萬(wàn)m3，有球形和方形的。這種LNG儲(chǔ)罐一般由6000塊“西瓜皮”式的鋁板焊成，其最薄處約為30mm，“赤道”處板塊最厚約為170mm，球罐直徑約為41m，質(zhì)量約900t。這樣的單罐鋁材用量大多要高于400t。

另外，運(yùn)輸液化化工氣體還必須有裝料基地與卸料基地。以L(fǎng)NG裝卸料基地為例，地上式儲(chǔ)罐的鋁材用量約1300t/罐，地下式的鋁材用量約120t/罐。其用的鋁材與工件有板材、型材、鑄件、鍛件、管材等。

鋁材料在運(yùn)輸CO2中的應(yīng)用

隨著脫碳理念的深入，回收CO2并將其封存于地下的CCS技術(shù)將會(huì)盡快應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。中國(guó)當(dāng)前是燃煤發(fā)電量最大的國(guó)家，也是發(fā)電廠(chǎng)排放CO2最多的國(guó)家。若將排放的CO2捕獲與液化，運(yùn)往封存地點(diǎn)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。CO2的液化比天然氣的液化要難些，因?yàn)镃O2在零下21.1℃時(shí)會(huì)凝固（壓力416.5 kN/m2）變成干冰。在這種壓力和溫度條件下所處的狀態(tài)為CO2的三相點(diǎn)。而在三相點(diǎn)的溫度和壓力以下，CO2不能完全以液態(tài)形式存在。以管道運(yùn)輸時(shí)，存在堵塞管道風(fēng)險(xiǎn)，因此運(yùn)輸時(shí)必須保持一定的壓力。但要保持大儲(chǔ)罐壓力有相當(dāng)大的難度，只有鋁材料儲(chǔ)罐可以勝任。

目前，日本已于2021年開(kāi)發(fā)出小型液化運(yùn)輸船，大型運(yùn)輸船正由三菱造船公司與今治造船公司開(kāi)發(fā)中。據(jù)悉，首艘大型液化CO2運(yùn)輸船可于2027年運(yùn)營(yíng)，這是回收發(fā)電廠(chǎng)等排放的CO2并封存于地下深處的新技術(shù)。日本政府提出，到2025年，每年封存1.2億～2.4億噸CO2目標(biāo)。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，全球CCS市場(chǎng)的年均復(fù)合增長(zhǎng)率為15.1%，即將由2022年的24億美元增加到2027年的49億美元。

所以說(shuō)，CCS技術(shù)和市場(chǎng)是擴(kuò)大鋁應(yīng)用的潛在大市場(chǎng)，宜進(jìn)行較大規(guī)模開(kāi)發(fā)。

日本規(guī)劃在11個(gè)地點(diǎn)總計(jì)封存160億噸CO2，但有些地點(diǎn)的實(shí)施難度很大。日本川崎汽船公司參加了歐洲最大規(guī)模的“北極光”CCS項(xiàng)目，推廣鋁合金CO2運(yùn)輸船，將在2024年以后負(fù)責(zé)液化CO2運(yùn)輸船的管理和運(yùn)輸。日本商船三井公司和關(guān)西電力有限公司也將推進(jìn)以海運(yùn)將液化CO2運(yùn)往封存侯選地的調(diào)查和討論。今年3月份，日本有一艘能運(yùn)輸1450m3液化CO2的小船。目前，這種小型船全世界也只有4艘?，F(xiàn)在容積超過(guò)1.2萬(wàn)m3大型運(yùn)輸船的建造也在行業(yè)內(nèi)提上了議程。

中國(guó)海上首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CO2封存工程已于今年4月投入使用，估計(jì)上層建筑的用鋁結(jié)構(gòu)超過(guò)全船的35%。

沒(méi)有鋁就沒(méi)有規(guī)模化氫工業(yè)

低碳發(fā)展使得化石燃料的用量越來(lái)越少，而H2的用量將越來(lái)越多，起的作用也會(huì)越來(lái)越大，用到航空航天器、汽車(chē)、火車(chē)、焊接、冶金還原劑、制氨等領(lǐng)域。

氫是周期表中第一個(gè)化學(xué)元素，在通常條件下，它是由雙原子分子（H2）所組成的無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的氣體。符號(hào)H的氫原子是由單位正電荷的原子核和單個(gè)電子所組成。它的原子序數(shù)為1，原子量為1.00797，是水和有機(jī)物的主要成分，不僅廣泛分布于地球上，也存在于宇宙間。氫有3個(gè)同位素：氕，質(zhì)量數(shù)1，構(gòu)成天然元素的99.98%；氘，質(zhì)量數(shù)2，構(gòu)成天然元素的0.02%；氚，質(zhì)量數(shù)3，存在于自然的量少之又少，但可以用人工方法以不同的核反應(yīng)產(chǎn)生出來(lái)。

化合態(tài)的氫為地殼質(zhì)量的0.76%，地殼中原子的13.5%是氫，只有氧和硅超過(guò)它。這些氫大部分在海水中，占比約10.82%。許多金屬可以吸收氫，鈀在這方面顯得尤為突出，可溶約本身體積1000倍的氫。

在常溫下，氫是較不活潑的物質(zhì)，但在高溫下則是高度活潑的。氫與氧反應(yīng)生成水，2H2+O2→2H2O，反應(yīng)熱為57.6kCal/mol。在室溫下，此反應(yīng)實(shí)際上是不發(fā)生的，在約300℃稍有反應(yīng)，大于500℃則反應(yīng)很快。

制備H2的工藝很多，取決于所需H2的量、要求的純度、原料的利用率和價(jià)格等因素，常用的有金屬與水或酸反應(yīng)、水的電解、蒸汽與烴或與其它有機(jī)物反應(yīng)以及烴的熱分解。

H2的運(yùn)輸在液態(tài)下進(jìn)行，用全鋁船運(yùn)輸。所謂全鋁船并不是說(shuō)船本身及船上所有的裝備都是用鋁制備的，而是在現(xiàn)有技術(shù)條件下凡是可用鋁材制備的裝備都是用鋁材加工，或大部分是用鋁材加工。

當(dāng)前運(yùn)輸液H2的船與岸基儲(chǔ)存設(shè)施中國(guó)都能制造，不但可以滿(mǎn)足本國(guó)的需求，還有出口，這樣的企業(yè)有大連船舶重工集團(tuán)有限公司、上海外高橋造船有限公司、滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司等，它們用的鋁材90%以上為5456、5083、5086合金。