煉化企業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的思考
洪 波
（中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司）
摘要：該文闡述了國內(nèi)外石油化工行業(yè)和新能源行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了傳統(tǒng)石油化工企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。以某大型煉化一體化企業(yè)為例，提出通過提高清潔能源占比、探索氫電耦合應(yīng)用、優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)、摻燒生物質(zhì)燃料、拓展綠色低碳及聚碳產(chǎn)品、推廣二氧化碳捕集技術(shù)和研究塑料循環(huán)利用技術(shù)等方式實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型，為相關(guān)煉化企業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展提供借鑒。
關(guān)鍵詞：煉化企業(yè) 綠色低碳 氫電耦合 降碳 二氧化碳捕集 塑料循環(huán)利用
1.國內(nèi)外石油化工企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)《2023年油氣行業(yè)發(fā)展報(bào)告》，2023年全球煉油總能力已升至5.168 Gt/a，全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)保持化石能源下降、非化石能源上升的趨勢。各大石油公司紛紛調(diào)整戰(zhàn)略目標(biāo)和發(fā)展路徑，挪威國家石油公司通過收購、并購等方式進(jìn)入儲能、風(fēng)電等新能源領(lǐng)域，卡塔爾能源公司新建了阿爾卡薩800 MW光伏電站并在2022年卡塔爾世界杯中推廣使用氫燃料電池車。
2023年國內(nèi)煉油總能力約936 Mt，2024年將升至961 Mt，且正在形成以世界級煉油廠為基礎(chǔ)平臺配套下游化工的產(chǎn)業(yè)鏈，部分產(chǎn)能將隨著煉化一體化項(xiàng)目的投產(chǎn)同步置換，煉油產(chǎn)能過剩問題緩解，但成品油需求即將達(dá)峰，另外化工產(chǎn)業(yè)的周期性波動(dòng)也會影響“油轉(zhuǎn)化”項(xiàng)目的推行進(jìn)度。2023年國內(nèi)乙烯產(chǎn)能為51.95 Mt，預(yù)計(jì)到“十四五”末，國內(nèi)乙烯產(chǎn)能將達(dá)到70 Mt/a[1]。國內(nèi)化工產(chǎn)品的供應(yīng)已經(jīng)由“整體數(shù)量短缺”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖Y(jié)構(gòu)性短缺”，合成材料、化工新材料和專用化學(xué)品等新興領(lǐng)域產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，高端產(chǎn)品進(jìn)口依存度高。提升國際競爭力、走差異化和高端化的高效高質(zhì)量發(fā)展之路，依舊是石化行業(yè)健康發(fā)展的重要課題。
2023年10月，《關(guān)于促進(jìn)煉油行業(yè)綠色創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》發(fā)布，提出嚴(yán)控新增煉油產(chǎn)能、加快淘汰落后產(chǎn)能、引導(dǎo)煉油過程降碳等重點(diǎn)任務(wù)。同期，《關(guān)于做好2023—2025年部分重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放報(bào)告與核查工作的通知》發(fā)布，將石化、化工、民航等重點(diǎn)行業(yè)年度溫室氣體排放量達(dá)26 kt二氧化碳當(dāng)量及以上的重點(diǎn)企業(yè)納入年度溫室氣體排放報(bào)告與核查的工作范圍。隨著電動(dòng)車?yán)m(xù)航能力及冷啟動(dòng)技術(shù)的不斷提升，電動(dòng)車行業(yè)將會分割一定的油品市場，氫燃料電池車應(yīng)用場景的開發(fā)也會使柴油銷路受阻，煉化企業(yè)需要加快轉(zhuǎn)型步伐。
2.煉化企業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的思考 以某大型煉化一體化企業(yè)為例，根據(jù)碳足跡情況，主要從用能端降碳、過程端降碳、消費(fèi)端降碳等方面著手，推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈低碳轉(zhuǎn)型。 2.1 提高清潔能源占比 實(shí)現(xiàn)用能端降碳 該企業(yè)光伏裝機(jī)的最大規(guī)模約30 MW，不足企業(yè)用電量的1%，清潔能源占比較低。該企業(yè)周邊太陽能和風(fēng)能資源豐富，若能合理布局，預(yù)計(jì)可布局約2 000 MW的海上光伏項(xiàng)目和300 MW的垂直式風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目，年可發(fā)綠電約2.9 TW·h，減少碳排放約2.0 Mt。浙江省首個(gè)風(fēng)光儲一體化項(xiàng)目已在舟山港梅山港區(qū)開工，年發(fā)電量約59.17 GW·h，可實(shí)現(xiàn)梅山港區(qū)清潔用電34.53 GW·h，減少二氧化碳排放22.6 kt，該項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)首臺6.25 MW風(fēng)機(jī)機(jī)組的并網(wǎng)發(fā)電。 2.2探索氫電耦合應(yīng)用 構(gòu)建高效能源體系 除了與電、熱耦合外，煉化企業(yè)還可探索“風(fēng)光發(fā)電+氫儲能”一體化應(yīng)用新模式，中國石化新疆庫車項(xiàng)目為解決新能源發(fā)電的穩(wěn)定并網(wǎng)和資源閑置問題提供了路徑和方法。該企業(yè)結(jié)合已有氫能產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，正在探索“風(fēng)光發(fā)電+氫儲能”一體化應(yīng)用模式，打通風(fēng)光電制氫的下游消納環(huán)節(jié)。若將周邊風(fēng)電、光伏項(xiàng)目的20%發(fā)電量通過制氫的方式削峰填谷，年可生產(chǎn)綠氫10.4 kt，扣除加氫站所需氫氣后，剩余氫氣可用于生產(chǎn)綠色甲醇、綠色汽油調(diào)合組分等產(chǎn)品，把隨機(jī)間歇性的不穩(wěn)定能源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的清潔燃料，實(shí)現(xiàn)清潔低碳、安全高效能源體系的構(gòu)建。 2.3優(yōu)化用能結(jié)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)過程端降碳 過程端碳排放主要包括燃燒排放和間接排放，過程端降碳的核心在于提高能效利用率[2]。 （1）推動(dòng)裝置間的能量利用，形成局域網(wǎng)，進(jìn)一步集成換熱網(wǎng)絡(luò)。該企業(yè)芳烴低溫?zé)峋C合利用項(xiàng)目通過建立包括對二甲苯歧化、乙烯等裝置在內(nèi)的低溫?zé)釤崮苈?lián)合局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)低品位熱能的集中回收，通過甲醇等介質(zhì)進(jìn)行壓力能回收，將富余的低溫?zé)崤c園區(qū)企業(yè)進(jìn)行耦合[3]，年減少碳排放約140.8 kt，獲評當(dāng)?shù)厥蠊?jié)能案例。 （2）降低過程端熱損失以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳。該企業(yè)采用6層氣凝膠+2層微孔硅酸鈣+聚氨酯的復(fù)合保溫方案，在設(shè)計(jì)工況下的溫降為3~5℃/km，常規(guī)保溫的溫降（6～18 ℃/km）低，能耗大幅度降低[4]。 2.4摻燒生物質(zhì)燃料 實(shí)現(xiàn)用能端綠色化 近年來，該企業(yè)從生物質(zhì)燃料的運(yùn)輸、入廠、質(zhì)檢、摻燒以及鍋爐運(yùn)行等多方面開展生物質(zhì)燃料摻燒研究，目前摻燒生物質(zhì)燃料的能力可達(dá)500 t/d，同時(shí)采用氣力輸送的方式，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)燃料與化石燃料的分別采樣和計(jì)量。目前，動(dòng)力中心鍋爐已完成生物質(zhì)燃料摻燒比例分別為5%、10%、15%的摻燒試驗(yàn)。2023年試摻燒生物質(zhì)燃料約10 kt，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排量約15 kt。 2.5拓展綠色低碳及聚碳產(chǎn)品 實(shí)現(xiàn)消費(fèi)端降碳 拓展綠色低碳及聚碳產(chǎn)品是石油化工企業(yè)在消費(fèi)端降碳的重要途徑，主要包括生物噴氣燃料、燃料電池氫、綠氨、綠色甲醇等綠色低碳產(chǎn)品，以及高密度聚乙烯、碳纖維等聚碳產(chǎn)品。 2.5.1生物噴氣燃料 航空運(yùn)輸業(yè)二氧化碳排放量約900 Mt/a，占全球二氧化碳排放總量的2.4%。隨著歐盟持續(xù)加大生物燃料添加比例，添加生物噴氣燃料成為航空領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型的重要途徑之一。該企業(yè)對其生產(chǎn)的生物噴氣燃料進(jìn)行了全生命周期測算，與礦物噴氣燃料相比，生物噴氣燃料全生命周期的二氧化碳減排量約為80%，該生產(chǎn)裝置滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可減少二氧化碳排放量約80 kt/a。 2.5.2燃料電池氫 美國、日本、韓國等國家相繼明確了氫能在能源體系中的定位，國內(nèi)也在加速氫能產(chǎn)業(yè)布局。北京2022年冬奧會使用氫氣點(diǎn)燃火炬并示范運(yùn)行了1 000余輛氫能車，廣東、浙江以及上海等地實(shí)現(xiàn)了燃料電池車的正式運(yùn)營。 該企業(yè)擁有豐富的副產(chǎn)氫資源，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩韮?yōu)勢以及港航物流、石化物流等產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，在2021年6月建成了當(dāng)?shù)厥鬃託湔?，先后?shí)現(xiàn)了氫能通勤車、氫能重卡、氫能城際干線等的示范運(yùn)行，并取得了浙江省首張加氫站燃?xì)饨?jīng)營許可證，通過采用燃料電池氫代替成品油實(shí)現(xiàn)了汽車尾氣減排。按照每噸氫氣減少二氧化碳排放11.36 t測算，該加氫站滿負(fù)荷運(yùn)營時(shí)可供應(yīng)燃料電池氫2 275t/a，減少碳排放量25.8 kt/a。 2.5.3綠氨、綠色甲醇等產(chǎn)品 光伏、風(fēng)電項(xiàng)目生產(chǎn)的綠氫可以與氮?dú)夥磻?yīng)生產(chǎn)綠氨、與二氧化碳反應(yīng)生產(chǎn)綠色甲醇等產(chǎn)品。綠氨、綠色甲醇可直接作為燃料供給內(nèi)燃機(jī)，也可作為化工原料供化工行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。 2.6推廣二氧化碳捕集技術(shù) 煉化企業(yè)的二氧化碳捕集技術(shù)主要聚焦在富氧燃燒技術(shù)和燃燒后捕集技術(shù)。富氧燃燒技術(shù)主要用在催化裂化裝置、動(dòng)力中心等，可提高燃燒效果、減少煙氣排放損失，同時(shí)提高煙氣中的二氧化碳濃度，有利于低成本開展CCS（碳捕集與封存）項(xiàng)目[5]。燃燒后捕集技術(shù)適用范圍更廣，但由于普通煙氣的壓力和二氧化碳濃度都較低，捕集成本相對較高。國內(nèi)首個(gè)百萬噸級CCUS（碳捕集、利用與封存）項(xiàng)目——齊魯石化-勝利油田CCUS項(xiàng)目于2022年8月29日投產(chǎn)，設(shè)計(jì)捕集二氧化碳1.0 Mt/a，實(shí)現(xiàn)驅(qū)油197.7 kt/a。 2.7研究塑料循環(huán)利用技術(shù) 歐盟《一次性塑料指令》要求到2025年P(guān)ET（聚對苯二甲酸乙二酯）包裝中含有質(zhì)量占比為25%的PCR（消費(fèi)后回收材料）組分。英國塑料包裝稅對少于30％再生塑料的包裝征收每噸200英鎊的稅款。全世界十余個(gè)國家和地區(qū)已簽署《塑料公約》，承諾到2025—2030年塑料包裝中PCR組分質(zhì)量占比在25%~30%。 目前日本等國家主要通過物理方式回收塑料，但占塑料產(chǎn)量45%左右的包裝類塑料更適合采用化學(xué)方式回收。該企業(yè)正在研究通過物理+化學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)塑料的循環(huán)利用，并拓展SAF（可持續(xù)航空燃料）原料來源，實(shí)現(xiàn)聚烯烴產(chǎn)業(yè)鏈的綠色低碳轉(zhuǎn)型。據(jù)測算，相比化石路線，采用廢塑料裂解法每生產(chǎn)1 t塑料可減少 3.6~5.6 t 碳排放，按照該企業(yè)聚烯烴產(chǎn)品中回收塑料占比30%測算，可減少碳排放量超2.0 Mt/a。 3.結(jié) 論 （1）煉化企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型需要向新能源領(lǐng)域開拓，可將光伏、風(fēng)電等新能源不穩(wěn)定的特點(diǎn)與煉化企業(yè)用氫、用電、用熱等用能一體化優(yōu)勢進(jìn)行互補(bǔ)，把隨機(jī)間歇性的不穩(wěn)定能源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的清潔燃料，實(shí)現(xiàn)清潔低碳、安全高效能源體系的構(gòu)建。 （2）煉化企業(yè)優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)的潛力巨大，通過建立局域換熱網(wǎng)絡(luò)、采用新型高效保溫等方式，可進(jìn)一步挖潛實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳。 （3）摻燒生物質(zhì)燃料是煉化企業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的途徑之一。該企業(yè)動(dòng)力中心鍋爐已完成生物質(zhì)燃料摻燒比例分別為5%、10%、15%的摻燒試驗(yàn)，效果良好。 （4）拓展綠色低碳及聚碳產(chǎn)品，如生物噴氣燃料、燃料電池氫、綠氨、綠色甲醇等綠色低碳產(chǎn)品，是煉化企業(yè)在產(chǎn)品端綠色轉(zhuǎn)型的方向。煉化企業(yè)可結(jié)合實(shí)際情況研究綠色低碳轉(zhuǎn)型方案。 （5）塑料循環(huán)利用是未來塑料產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的方向，采用廢塑料裂解法對廢塑料進(jìn)行循環(huán)利用，并拓展SAF原料來源，可實(shí)現(xiàn)聚烯烴產(chǎn)業(yè)鏈的綠色低碳轉(zhuǎn)型，降碳效果明顯。 參考文獻(xiàn) [1] 李宇靜,梅相銀.對乙烯產(chǎn)能成為全球第一的思考[J].中國石油和化工產(chǎn)業(yè)觀察,2023(2):36-39. [2] 史曉斐.多能耦合低碳煉油過程經(jīng)濟(jì)性與碳足跡分析[J].煉油技術(shù)與工程,2024,54(3):51-56. [3] 周彬.對二甲苯裝置實(shí)現(xiàn)芳烴資源最大化利用的改造策略[J].石油煉制與化工,2023,54(11):29-33. [4] 顧黎東,鄭建偉,施俊林,等.大口徑高溫高壓蒸汽長距離輸送管線保溫設(shè)計(jì)方案研究[J].煉油技術(shù)與工程,2023, 53(12):42-47. [5] 楊耀,劉濤,高永福,等.催化裂化富氧燃燒再生技術(shù)提升管中試試驗(yàn)[J].石化技術(shù)與應(yīng)用,2023,41(5):352-356.
電話：
電話：
傳真：
郵箱：
地址：