40天捕碳量“夠40萬棵樹吸收一年”
8月16日中午，烈日當(dāng)空，末伏的天氣溽熱難耐。行走在位于內(nèi)丘縣的河北建滔能源發(fā)展有限公司（以下簡稱“河北建滔”）廠區(qū)里，一根120米高的鍋爐煙囪上，藍(lán)天白云、青山綠水的噴涂彩繪，帶給人視覺上的清涼。
這根煙囪，是廠區(qū)最高的建筑，也是為廠區(qū)提供核心熱力源的一臺(tái)燃煤鍋爐的煙氣排放口，每小時(shí)約有12萬立方米煙氣從這里排出。
但最近，借助“捕碳能手”，這根煙囪正變得越來越“綠”。
乘一輛電瓶車穿行在河北建滔廠區(qū)，只見管道縱橫交錯(cuò)。在鍋爐煙囪附近一套高達(dá)43米的
碳捕集裝置前，一輛吊車正在工人的指揮下，吊裝一座塔形裝置。
“現(xiàn)在安裝的是多級(jí)水洗塔，是我們?yōu)樘疾都b置新增加的一個(gè)子系統(tǒng)。”河北建滔總經(jīng)理尹征介紹。
二氧化碳是該公司醋酸生產(chǎn)的重要原料，作為我省唯一一家規(guī)?；姿嵘a(chǎn)企業(yè)，河北建滔是華北地區(qū)二氧化碳需求量最大的工業(yè)企業(yè)，日用量約220噸。
今年4月，河北建滔燃煤煙氣污染物深度治理協(xié)同碳捕集利用項(xiàng)目，成功入選河北省第二批二氧化碳捕集利用與封存
試點(diǎn)項(xiàng)目名單。這套碳捕集裝置，便是該項(xiàng)目的“主角”。
自2022年2月開建，截至目前，這套碳捕集裝置已經(jīng)進(jìn)行了三次熱態(tài)試運(yùn)行。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，裝置的碳捕集率達(dá)90%以上，二氧化碳?xì)怏w純度均大于99.8%，完全符合生產(chǎn)要求。
“試運(yùn)行期間，我們廠區(qū)的二氧化碳外購量，由220噸/天降低為40噸/天。”尹征介紹，三次試運(yùn)行的時(shí)間加起來大概40天，累計(jì)向醋酸生產(chǎn)系統(tǒng)供應(yīng)了約7500噸二氧化碳。
掏出手機(jī)，尹征在計(jì)算器上輸入了一串?dāng)?shù)字，禁不住感嘆，“以一棵樹每年吸收二氧化碳18.3公斤計(jì)算，僅僅40天，這套裝置的捕碳量，差不多夠40萬棵樹吸收一年。”
根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，這套碳捕集裝置正式投入使用后，二氧化碳的年捕集量能達(dá)到20萬噸。這些回收的二氧化碳總量，相當(dāng)于近萬畝森林一年的二氧化碳吸收總量。此外，每年還能減少4000輛重卡往返四五百公里為廠區(qū)運(yùn)送二氧化碳的能耗。
碳捕集，一個(gè)很多人感到陌生的概念。
但事實(shí)上，自“雙碳”目標(biāo)提出后，二氧化碳的捕集、利用與封存，即CCUS技術(shù)，正在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)領(lǐng)域掀起一輪新的系統(tǒng)性變革。
二氧化碳只有先被成功捕獲，才能進(jìn)一步進(jìn)行封存或利用，作為CCUS技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)和前提，碳捕集技術(shù)也成為國內(nèi)頂尖科研院所關(guān)注的前沿領(lǐng)域。
“河北建滔這個(gè)碳捕集項(xiàng)目是清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院‘大氣污染物與溫室氣體協(xié)同控制國家工程研究中心’示范工程，一直在多位院士的指導(dǎo)下和清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授
專家團(tuán)隊(duì)的技術(shù)支持下進(jìn)行的。”站在親自參與設(shè)計(jì)研發(fā)的碳捕集裝置下，
北京國環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院大氣所所長蘇航的語氣里滿是自豪。
據(jù)了解，北京國環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院，隸屬于清華大學(xué)，是清華大學(xué)唯一從事環(huán)境工程設(shè)計(jì)的專業(yè)設(shè)計(jì)單位。從2022年2月項(xiàng)目開建至今，一年多來，蘇航絕大多數(shù)時(shí)間都是在河北建滔度過的。
蘇航介紹，目前國內(nèi)工業(yè)企業(yè)燃煤鍋爐煙氣的碳捕集裝置，幾乎全部移植自化工領(lǐng)域的早期化工氣體凈化裝置，類似電動(dòng)汽車早期使用的都是汽油車的車架。但河北建滔上馬的這套碳捕集裝置，則是清華大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)工業(yè)鍋爐煙氣常壓、高濕、二氧化碳濃度低、多組分等特點(diǎn)，定制研發(fā)的“煙氣碳捕集”高適用型技術(shù)及工藝系統(tǒng)裝備。
現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題——反饋給清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)——現(xiàn)場調(diào)試改裝，再發(fā)現(xiàn)問題、再反饋、再調(diào)試……
蘇航說，在他的心目中，這套裝置，就像是一架用來試飛的新型戰(zhàn)斗機(jī)，“任何一款新研制的戰(zhàn)斗機(jī)都要經(jīng)過大量的試飛、調(diào)整，才能飛出極限值，我們現(xiàn)在要做的，就是‘飛’出煙氣碳捕集裝置的極限值和全部應(yīng)用數(shù)據(jù)。”
采用化學(xué)吸收、解吸法作為基本工藝，首次使用相變吸收劑，煙氣中二氧化碳的捕集率可達(dá)到90%以上，同時(shí)協(xié)同處理煙氣中多種污染物達(dá)到近零排放目標(biāo)……
歷經(jīng)一年多的實(shí)驗(yàn)研究和反復(fù)調(diào)試，蘇航他們的這架“戰(zhàn)斗機(jī)”正在漸漸接近它的極限值和成熟定型目標(biāo)。
“目前，我們調(diào)整的主要是水平衡，把取純水的裝置加上。再把原來的相變裝置改造得更高效穩(wěn)定，以適合未來的全負(fù)荷需求。還要再加一個(gè)煙氣多級(jí)水洗裝置，讓煙氣再清潔一些。”蘇航說，“這幾項(xiàng)做完，幾乎就可以大規(guī)模工業(yè)化復(fù)制了。”
“現(xiàn)在一個(gè)月掙600萬元，比原來掙一個(gè)億都開心”
“上馬這套碳捕集裝置，大概投了多少錢？”
面對(duì)記者的提問，尹征短暫思考后，伸出了兩根手指，“大概兩個(gè)億吧”。
在很多人看來，兩個(gè)億的投資，對(duì)于一個(gè)年產(chǎn)值30多億元的企業(yè)算不了什么。
但事實(shí)上，由于近兩年醋酸
價(jià)格波動(dòng)明顯，河北建滔的營收也受到?jīng)_擊，由最高點(diǎn)的每月利潤1億多元，到如今只有600多萬元。“除了給員工開工資，幾乎一分錢也不敢亂花。”尹征說。
因CCUS與化石燃料關(guān)系緊密，目前傳統(tǒng)能源公司基于“洗綠”需要，普遍對(duì)CCUS表現(xiàn)出很高的積極性。在我省公布的累計(jì)13家二氧化碳捕集利用與封存試點(diǎn)單位名單中，記者發(fā)現(xiàn)，河北建滔是為數(shù)不多的下游化工企業(yè)之一。
而這也不免令人好奇，在近兩年市場壓力這么大的情況下，河北建滔為何要不惜重金投資碳捕集項(xiàng)目呢？
8月16日，河北建滔主管生產(chǎn)的副總經(jīng)理趙兵海，將記者引到了一個(gè)廠區(qū)沙盤前。
電源開關(guān)一打開，眼前的沙盤上出現(xiàn)了一圈紅色燈帶，一期、二期焦化和甲醇生產(chǎn)線的區(qū)域，全部被包圍在里邊，足足占據(jù)沙盤總面積的二分之一。
趙兵海介紹，這片紅色亮燈區(qū)域，是河北建滔響應(yīng)省市去產(chǎn)能工作安排，于2020年4月底一次性關(guān)停的兩條生產(chǎn)線。
“它們的關(guān)停，對(duì)我們來說已經(jīng)遠(yuǎn)不止是‘壯士斷腕’了。”
趙兵海解釋，自2003年建廠，河北建滔經(jīng)過多年發(fā)展，逐步形成了以焦化、甲醇、精苯、醋酸為一體化生產(chǎn)的典型循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，“公司用煤生產(chǎn)焦炭，回收焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇和粗苯，粗苯與甲醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾氣氫氣供應(yīng)苯加氫生產(chǎn)線生產(chǎn)純苯。通過回收焦?fàn)t煙道氣中的二氧化碳與焦粒、氧氣制備一氧化碳，一氧化碳與甲醇供應(yīng)醋酸生產(chǎn)線生成醋酸。”
焦炭和甲醇這兩條上游生產(chǎn)線關(guān)停后，下游生產(chǎn)線的原料供應(yīng)全沒了。公司勉力維持40萬噸的醋酸生產(chǎn)線和5萬噸的苯加氫生產(chǎn)線，幾乎所有原材料都需要外購，生產(chǎn)成本大幅增加。
若想活下來，必須找到新的發(fā)展支點(diǎn)。
沒想到，在兩條生產(chǎn)線關(guān)停5個(gè)月后，國家明確提出“雙碳”目標(biāo)。
“自2009年醋酸裝置投用，二氧化碳一直是我們的主要原料。國家‘雙碳’目標(biāo)提出后，我們開始意識(shí)到，應(yīng)該瞄準(zhǔn)‘講好二氧化碳的故事’做點(diǎn)事兒。”建滔集團(tuán)執(zhí)行董事何燕生介紹，自2015年起，河北建滔便成立了院士工作站。調(diào)整思路后，他第一時(shí)間與相關(guān)院士溝通，探討如何利用現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置，圍繞二氧化碳進(jìn)行補(bǔ)鏈、強(qiáng)鏈。
就這樣，二氧化碳，成為公司再啟征程的發(fā)力點(diǎn)。
置身河北建滔廠區(qū)，不時(shí)能看到運(yùn)送液態(tài)二氧化碳的重型卡車駛?cè)?。為了維持醋酸生產(chǎn)線生產(chǎn)，廠區(qū)目前平均每天要迎來12輛這樣的卡車，外購約220噸液態(tài)二氧化碳。
“現(xiàn)在，外購二氧化碳的價(jià)格是450元/噸，據(jù)試運(yùn)行時(shí)測(cè)算，我們自己捕集二氧化碳的成本約227元/噸。還能省掉把液體二氧化碳加熱成氣態(tài)產(chǎn)生的用電和蒸汽成本。”
河北建滔副總經(jīng)理崔學(xué)軍說，碳捕集不僅能使每噸二氧化碳的成本降低一半，還能提升企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。
“我們每天要用掉200多噸二氧化碳，日常的儲(chǔ)存能力最多只有800噸，一天不來貨就急死了。”崔學(xué)軍說，每到大的節(jié)假日，公司高層便習(xí)慣性焦慮，因?yàn)閷脮r(shí)“危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛不允許上高速”。
“醋酸是一種基礎(chǔ)性原料，大家生產(chǎn)的都是同質(zhì)化產(chǎn)品，要想在競爭中獲勝，就要在保證質(zhì)量的前提下，拼命降成本。”尹征介紹，前兩年，醋酸價(jià)格最高時(shí)每噸近9000元，但今年上半年，醋酸價(jià)格一跌再跌，最低時(shí)每噸只有2500元。
隨著醋酸價(jià)格的劇烈波動(dòng)，記者注意到，醋酸行業(yè)市場整體不景氣，有的企業(yè)預(yù)計(jì)2023年虧損將達(dá)到9位數(shù)。
“豬站在風(fēng)口上都能飛，水落下去才能看到誰在裸泳。原來的每月掙一個(gè)億，是市場給的機(jī)會(huì)，今年上半年我們盈利3000余萬元，與前兩年市場好的時(shí)候加緊科技創(chuàng)新，努力節(jié)能降耗密不可分。”尹征介紹，2021年以來，河北建滔持續(xù)加大科技創(chuàng)新投入，累計(jì)投入研發(fā)資金超3.4億元，取得專利26項(xiàng)，并通過了高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定。
“現(xiàn)在一個(gè)月掙600萬元，比原來掙一個(gè)億都開心。”更令尹征滿懷信心的是，一旦碳捕集裝置正式投用，河北建滔的競爭優(yōu)勢(shì)還將進(jìn)一步擴(kuò)大
2億元“鏈”出7條下游生產(chǎn)線
8月21日早上一上班，手拿一張紅底黃字的A4紙，河北建滔項(xiàng)目部管理員張鵬飛快步來到位于廠區(qū)東南角的一處施工現(xiàn)場。
這里，是河北建滔的新項(xiàng)目——碳捕集與綜合利用年產(chǎn)80萬噸醋酸項(xiàng)目現(xiàn)場。在一塊大展板前，張鵬飛小心翼翼地將展牌上的試運(yùn)行倒計(jì)時(shí)天數(shù)由“407”改為“406”。
作為一位在河北建滔工作14年的老員工，這里曾是他熟悉的一期焦炭項(xiàng)目所在地，“地還是原來的地，現(xiàn)在卻變成‘吃碳’的主戰(zhàn)場。”
2023年，立足20萬噸/年碳捕集與綜合利用項(xiàng)目，建滔集團(tuán)新增投資23億元，建設(shè)80萬噸/年的醋酸生產(chǎn)裝置。
崔學(xué)軍介紹，該項(xiàng)目建成后，廠區(qū)每年消耗二氧化碳總量可達(dá)到35萬噸，不僅能夠解決廠區(qū)自身捕集20萬噸二氧化碳的利用問題，余下的15萬噸還可以讓周邊企業(yè)捕集的二氧化碳有用武之地。
捕碳、用碳無縫銜接，河北建滔摸索出一條新的碳循環(huán)之路。
“河北建滔做CCUS是可遇不可求的，和很多碳捕集企業(yè)不一樣，建滔是先有應(yīng)用場景，再有碳捕集。既有‘CC’，又有‘US’的，在全國屈指可數(shù)。”
蘇航介紹，捕碳之后，如何用碳，目前是一個(gè)國際難題。
“我國的CCUS技術(shù)雖然起步較晚，但我國結(jié)合自身國情，在國外
CCS，即‘碳捕集與碳封存’的基礎(chǔ)上增加了‘U’的概念，即對(duì)二氧化碳資源化利用的相關(guān)表述。”蘇航介紹，在國外，企業(yè)碳捕集后，一般都是訴諸碳封存，之所以沒有“U”，原因就在于沒有廣闊的利用場景。
“與CCS相比，‘U’的加入意義重大。”蘇航認(rèn)為，放眼全球，中國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是最全面的，這樣的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，能夠?yàn)镃CUS提供豐富的利用場景。
但理論上可以，并不代表實(shí)踐上的一路坦途。
這個(gè)困境，同時(shí)也直觀地反映在二氧化碳的市場價(jià)格上。
“近幾年來，一噸二氧化碳的價(jià)格一直徘徊在350元—450元，從沒有出現(xiàn)過高峰。”尹征解釋說，二氧化碳的捕集、壓縮、運(yùn)輸?shù)榷夹枰杀?。目前河北建滔廠區(qū)所用的二氧化碳主要來自河南新鄉(xiāng)、山西長治等地的上游企業(yè)，單程運(yùn)輸里程約200公里。
“把二氧化碳?jí)嚎s成液體，用多少度電？再用專門的車輛運(yùn)過來，又得多大成本？賣這個(gè)價(jià)格哪有什么利潤可言？”作為買家，尹征都禁不住為賣家操心。
作為華北地區(qū)二氧化碳需求量最大的工業(yè)企業(yè)，河北建滔甚至對(duì)區(qū)域內(nèi)二氧化
碳市場擁有了定價(jià)權(quán)，“一旦我們停產(chǎn)檢修一個(gè)月，每噸二氧化碳的價(jià)格又要跌100元。”之所以出現(xiàn)這種局面，尹征認(rèn)為，根源就在于當(dāng)下的二氧化碳利用場景太少。
也因如此，行業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，CCUS只是實(shí)現(xiàn)碳中和的一種保障，尚不成熟的技術(shù)和薄弱的經(jīng)濟(jì)性使其無法大規(guī)模推廣。
但圍繞二氧化碳，河北建滔卻有做不完的文章。
站在廠區(qū)沙盤前，何燕生向記者透露，雖然目前廠區(qū)空著六七百畝土地，但都早已“名花有主”。
“除了已經(jīng)正式開工的年產(chǎn)80萬噸醋酸項(xiàng)目，我們的年產(chǎn)20萬噸醋酸制丙烯酸正在辦理前期手續(xù)，年產(chǎn)21.9萬噸苯酚項(xiàng)目、13.5萬噸丙酮項(xiàng)目、18萬噸雙酚A項(xiàng)目已完成省級(jí)備案，年產(chǎn)40萬噸醋酸乙烯項(xiàng)目和年產(chǎn)30萬噸EVA項(xiàng)目也都在籌備中。”
滿是拗口的化學(xué)名詞，滿是不同的數(shù)字和項(xiàng)目進(jìn)度，何燕生介紹起來一氣呵成，“投資碳捕集裝置花了兩個(gè)億，撬動(dòng)的卻是七條、預(yù)計(jì)年產(chǎn)值超200億的下游生產(chǎn)線，這筆錢花得值。”
待這些醋酸下游生產(chǎn)線投產(chǎn)，河北建滔的二氧化碳使用量又將進(jìn)一步增長，能夠進(jìn)一步解決周邊企業(yè)乃至邢臺(tái)地區(qū)的碳捕集后的利用問題，助力實(shí)現(xiàn)邢臺(tái)區(qū)域內(nèi)碳中和的目標(biāo)。
不僅如此，接下來，河北建滔還將根據(jù)廠區(qū)現(xiàn)有資源，大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能等綠電以及生物質(zhì)制氫。
“這樣產(chǎn)生的氫是‘綠氫’，能夠與我們通過碳捕集回收的‘綠碳’，制成綠色甲醇。”何燕生介紹，綠色甲醇的價(jià)格約為傳統(tǒng)煤制甲醇的2倍。不僅價(jià)格高，在目前的航運(yùn)脫碳替代燃料競賽中，船運(yùn)對(duì)綠色甲醇的需求持續(xù)增長。
向著醋酸下游和綠色甲醇的上游，河北建滔的二氧化碳故事，將精彩不斷。站在沙盤前，望著曾經(jīng)“壯士斷腕”的大片紅色區(qū)域，何燕生說：“我們有信心再建一個(gè)更綠色、更高質(zhì)量的河北建滔。”
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