“十四五”煉化行業(yè)碳減排路徑

導(dǎo)讀：“十四五”期間，中國煉化行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是在碳排放達峰、碳中和的“雙碳”目標下，石油需求漸進峰值，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化顯著，化工原料需求增長快于成品油，而煉化行業(yè)產(chǎn)能投資建設(shè)熱情不減。今后，為適應(yīng)“雙循環(huán)”發(fā)展格局的要求，煉化行業(yè)將加快供給側(cè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，深化區(qū)域價值鏈融合，利潤變化將促進“油轉(zhuǎn)化工”的變革。技術(shù)創(chuàng)新尤其是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、系統(tǒng)優(yōu)化、“綠氫”和“綠電”化學(xué)等，將成為煉化行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵。

 

“十四五”期間，中國煉化行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是在碳排放達峰、碳中和的“雙碳”目標下，石油需求漸進峰值，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化顯著，化工原料需求增長快于成品油，而煉化行業(yè)產(chǎn)能投資建設(shè)熱情不減。

 

今后，為適應(yīng)“雙循環(huán)”發(fā)展格局的要求，煉化行業(yè)將加快供給側(cè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，深化區(qū)域價值鏈融合，利潤變化將促進“油轉(zhuǎn)化工”的變革。技術(shù)創(chuàng)新尤其是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、系統(tǒng)優(yōu)化、“綠氫”和“綠電”化學(xué)等，將成為煉化行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵。

 

市場環(huán)境面臨新挑戰(zhàn)

 

近年來，中國煉油化工行業(yè)在規(guī)模實力、結(jié)構(gòu)調(diào)整、質(zhì)量升級、體制改革等方面取得了長足的進步。但與高質(zhì)量發(fā)展的要求相比，我國在實現(xiàn)“石化強國”的路上，煉化行業(yè)還存在著許多問題，需要在發(fā)展過程中解決。例如，產(chǎn)能過剩的問題、原油對外依存度過高的問題、高端產(chǎn)品自給率偏低的問題、安全環(huán)保的問題等。

 

“雙碳”目標倒逼石油消費提前達峰。實現(xiàn)“雙碳”目標，重點在于能源結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整和節(jié)能降耗的力度加大。石油作為一個主要的化石能源品種，未來消費增長勢必受到限制。2013年，中國石化集團經(jīng)濟技術(shù)研究院在“中國石油消費峰值研究”中推斷，中國的石油需求將在2027年前后達峰。如果全社會加大調(diào)整力度，估計達峰時間還會提前。

 

石油產(chǎn)品消費結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化。石油產(chǎn)品消費結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，主要體現(xiàn)在不同產(chǎn)品需求達峰的時間點并不相同。其中，柴油消費已經(jīng)進入平臺期，并有緩步下降趨勢，主要是因為中國進入工業(yè)化后期，鋼鐵、煤炭、水泥等大宗商品需求達峰，與之相關(guān)的公路運輸量下降。預(yù)計，汽油消費很快會出現(xiàn)同樣情況，雖然汽油車保有量仍然在增長，但“十四五”期間新能源汽車的替代在加快。

 

煉化投資熱點仍然在中國加劇市場競爭的壓力。從目前公開的企業(yè)規(guī)劃資料看，“十四五”期間仍然是煉油和化工產(chǎn)能建設(shè)的投資高峰期。到2025年，中國煉油加工規(guī)模將接近10億噸/年，乙烯裝置產(chǎn)能將超過6300萬噸/年，均躍居全球第一。從區(qū)域市場來看，成品油傳統(tǒng)過剩地區(qū)遼寧省和山東省，由于加大結(jié)構(gòu)調(diào)整，資源富余壓力略有緩解；浙江省和廣東省將出現(xiàn)大量過剩，2025年沿海地區(qū)成品油出口量將達6500萬噸以上。

 

技術(shù)突破是關(guān)鍵

 

煉化行業(yè)加工過程的二氧化碳排放占全國總量的5%左右，受到社會極大關(guān)注，主要原因是中國石油對外依存度高，下游交通領(lǐng)域排放量大，廢舊塑料(8305, 75.00, 0.91%)污染嚴重。要實現(xiàn)“雙碳”目標，煉化行業(yè)必須提高對碳減排的認識，加強節(jié)能降耗和能源結(jié)構(gòu)快速調(diào)整，積極推進技術(shù)創(chuàng)新。

 

除此之外，要實現(xiàn)煉化行業(yè)的“雙碳”目標，政策引導(dǎo)非常重要。政府既要引導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)滿足國內(nèi)需求，也要限制和淘汰落后產(chǎn)能；將能耗和環(huán)保評價標準與稅費征收相結(jié)合，通過市場化手段倒逼低效產(chǎn)能退出市場，推動新舊動能轉(zhuǎn)換；對于不同區(qū)域，采取碳排放指標定量控制，倒逼企業(yè)利用園區(qū)特點進行統(tǒng)籌，調(diào)整產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開啟低碳發(fā)展的新模式。

 

要實現(xiàn)“雙碳”目標，煉化行業(yè)的節(jié)能降耗和能源結(jié)構(gòu)快速調(diào)整同樣重要，特別是2030年前。在所有路徑措施中，技術(shù)創(chuàng)新顯得尤為重要。與“十三五”相比，我國“十四五”煉化行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的內(nèi)容和方向?qū)l(fā)生較大變化，即由規(guī)模化、清潔化技術(shù)轉(zhuǎn)向“油轉(zhuǎn)化工”與節(jié)能減排技術(shù)，具體包括如下技術(shù)。

 

能源系統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)。包括總體用能改進（物流優(yōu)化＋能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化）、工藝裝置優(yōu)化、裝置間熱集成、低溫?zé)峋C合利用和公用工程系統(tǒng)優(yōu)化5個相互關(guān)聯(lián)過程的實施，為煉化企業(yè)節(jié)能減排奠定基礎(chǔ)。

 

低碳燃料和原料的替代技術(shù)。一是穩(wěn)妥推進行業(yè)“煤改氣”“煤改電”，減少工業(yè)用電中煤電的比重，控制化石能源的消費量，降低碳排放強度；二是制氫路線清潔化的技術(shù)，目前煉化行業(yè)制氫主要是以煤炭等化石能源為主的“灰氫”技術(shù)，今后要開發(fā)以化石能源制氫＋二氧化碳捕集與封存（CCS）脫碳的“藍氫”技術(shù)，以及非化石能源發(fā)電制“綠氫”的技術(shù)，逐步提高自發(fā)“綠電”比例。

 

高選擇性、低能耗的加工技術(shù)。煉化催化劑改進和工藝優(yōu)化，是降低裝置能耗的重要途徑。例如，應(yīng)用原油直接制烯烴技術(shù)，“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）收率可達37%～44%，節(jié)省了煉油中間步驟，既實現(xiàn)“油轉(zhuǎn)化工”，也降低了過程能耗；丙烷脫氫技術(shù)能耗較高，但是利用丙烷催化氧化脫氫技術(shù)，開發(fā)非鉑貴金屬高效催化劑，選擇性高，可達到低排放的目的。

 

生物燃料生產(chǎn)技術(shù)。本質(zhì)上是一種二氧化碳循環(huán)利用技術(shù)，由于減少石油的使用，從而達到碳減排的目的。發(fā)展以非糧作物為原料的醇類燃料生產(chǎn)技術(shù)，逐步解決原料加工、定向轉(zhuǎn)化和生產(chǎn)成本等問題。擴大生物柴油裝置的原料來源，開發(fā)先進的低成本、短流程、高收率生產(chǎn)工藝。生物航空煤油生產(chǎn)技術(shù)的原料來源于不同類型的動植物油脂，優(yōu)選具有高脫金屬能力和容金屬能力的催化劑，通過加氫轉(zhuǎn)化可獲得航空煤油等燃料。

 

塑料綠色循環(huán)利用技術(shù)。提高一次性塑料機械回收和單體回收的比例，通過熱解技術(shù)增加回用料塑料，減少原生料的消耗，即可減少化工原料的需求，從而降低碳排放。利用二氧化碳生產(chǎn)可降解塑料也是一種碳循環(huán)利用的技術(shù)，部分降低原生料的需求。例如，通過植物的光合作用，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為乳酸，再通過直接或間接縮聚生產(chǎn)聚乳酸（PLA）可降解塑料。

 

“綠電”的化學(xué)反應(yīng)技術(shù)。例如，電加熱蒸汽裂解技術(shù)，碳氫化合物分解成烯烴和芳烴需要消耗大量的能量，相關(guān)反應(yīng)需要在850℃時才會發(fā)生。目前，業(yè)內(nèi)主要是通過燃燒化石燃料來完成升溫，通過電力驅(qū)動加熱過程可切實減少二氧化碳排放。使用可再生電力時，這項具有顛覆性的技術(shù)有望實現(xiàn)高達90%的減排比例。

 

二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)。捕集石油化工生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳，依托上游油氣田進行封存，助力煉化行業(yè)實現(xiàn)凈零碳排放。開發(fā)化學(xué)法二氧化碳資源化利用技術(shù)，通過二氧化碳催化轉(zhuǎn)化等技術(shù)路線合成化學(xué)品或燃料；開發(fā)生物法二氧化碳資源化利用技術(shù)，通過生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)生物燃料或化學(xué)品。