分階段發(fā)展降碳、零碳及負(fù)碳技術(shù)
我國(guó)已經(jīng)向世界作出承諾，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。石化行業(yè)是資源型和能源型產(chǎn)業(yè)，也是二氧化碳排放量較大的行業(yè)之一，積極推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)責(zé)無旁貸。然而，石化行業(yè)的減碳路徑眾多，各減排路徑之間還存在多種耦合與相互影響的可能，各路徑不僅相互依賴，還相互制約。近日中國(guó)石化石科院和德勤中國(guó)聯(lián)手發(fā)布的《邁向2060碳中和——石化行業(yè)低碳發(fā)展白皮書》指出，為應(yīng)對(duì)上述問題，石化行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型需要重新平衡三類技術(shù)：降碳技術(shù)、零碳技術(shù)以及負(fù)碳技術(shù)。
石化碳排放強(qiáng)度偏高 多種技術(shù)組合減排
石化行業(yè)的減碳路徑眾多。能效提升、工藝流程改進(jìn)可一定程度上降低生產(chǎn)過程碳排放，材料循環(huán)利用可一定程度上實(shí)現(xiàn)全生命周期碳減排，但這些減排手段還不足以實(shí)現(xiàn)凈零排放。碳捕集、利用和存儲(chǔ)(CCUS)技術(shù)雖然是實(shí)現(xiàn)凈零排放的關(guān)鍵技術(shù)，但其應(yīng)用場(chǎng)景急需拓展、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性尚需大幅提升。因此，石化行業(yè)需要重新平衡并探索多種技術(shù)組合進(jìn)行減排。
石化行業(yè)碳排放來源主要包括化石燃料的直接燃燒、工業(yè)過程的排放、企業(yè)購入電力和熱力造成的間接排放以及供應(yīng)鏈排放。其中以化石燃料及工業(yè)過程相關(guān)排放為主，占比近八成。相比鋼鐵、水泥等工業(yè)行業(yè)，石化行業(yè)的碳排放總量較低，但碳排放強(qiáng)度偏高，能效利用率低于世界先進(jìn)水平。
從排放來源分析，石化行業(yè)可以通過能效提升及工藝改進(jìn)、使用替代原材料等方式減少直接排放，通過使用綠色電力減少間接排放，通過構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)、開發(fā)生產(chǎn)綠色低碳產(chǎn)品、優(yōu)化運(yùn)輸和儲(chǔ)存等方式減少產(chǎn)品價(jià)值鏈排放，利用CCUS使用碳抵消機(jī)制等助力石化行業(yè)減少全生命周期碳排放。
2025年實(shí)現(xiàn)碳減排 降碳技術(shù)為主
現(xiàn)階段到2025年，成品油仍然是終端石油消費(fèi)的主要產(chǎn)品。據(jù)預(yù)測(cè)，2025年國(guó)內(nèi)原油加工量將達(dá)到7.9億噸，同時(shí)成品油消費(fèi)量近峰值，化工原材料產(chǎn)量大幅提升，若不采取任何減排措施，石化行業(yè)碳排放將達(dá)6.38億噸。若企業(yè)積極采取能效提升、用氫效率提升等可行的降碳措施，綜合考慮可行減碳措施實(shí)施率70%的情境下，可實(shí)現(xiàn)碳減排0.99億噸，行業(yè)碳排放量約5.39億噸。
在這一階段可重點(diǎn)采用降碳技術(shù)，包括能效提升、智能化提升過程效率、短流程化學(xué)品生產(chǎn)、組分煉油、工藝過程降碳、工藝供熱電氣化和可再生能源供熱、低碳基礎(chǔ)化學(xué)品生產(chǎn)、廢塑料化學(xué)循環(huán)、專有設(shè)備降低工藝排放等。
實(shí)現(xiàn)能源資源高效利用是降碳的途徑之一，如采用換熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化技術(shù)、蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)、低溫余熱高效利用技術(shù)、氫氣資源高效利用技術(shù)和組分煉油技術(shù)等。
其中，組分煉油是提升石油煉制效率、降低煉油能耗的優(yōu)選路徑。傳統(tǒng)煉油將石油按照不同沸程切割成若干餾分，將不同餾分進(jìn)一步加工生產(chǎn)石油產(chǎn)品。在該過程中各餾分中的部分組分不能被充分合理利用，煉油的過程選擇性和反應(yīng)效率仍有進(jìn)步空間。組分煉油核心是采用分離技術(shù)對(duì)原油或其不同餾分進(jìn)行烴組分分離，然后對(duì)分離后的組分進(jìn)行煉制。基于同類烴組分的集中加工，可大幅提高反應(yīng)過程選擇性、提升產(chǎn)品附加值、降低加工過程碳排放。對(duì)于千萬噸級(jí)煉廠，采用組分煉油理念進(jìn)行流程再造，可實(shí)現(xiàn)碳排放降低近45萬噸/年，萬元產(chǎn)值碳排放降低0.26噸，碳強(qiáng)度降幅超過10%。
2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰 發(fā)展零碳技術(shù)
2025年之后，隨著“雙碳”政策的持續(xù)推進(jìn)，石油的燃料功能將會(huì)不斷弱化，而人民生活水平的提高將帶動(dòng)石化原材料需求的不斷攀升，煉化一體化企業(yè)的優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步顯現(xiàn)，推動(dòng)中國(guó)在2030年左右達(dá)到石油需求峰值。
為實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)2030年碳達(dá)峰的總體目標(biāo)，上下游產(chǎn)業(yè)鏈需協(xié)同發(fā)力，科學(xué)規(guī)劃產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在2025年前碳減排的基礎(chǔ)上，生物基燃油與潤(rùn)滑油、循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)革新、低碳強(qiáng)度基礎(chǔ)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)將有力支撐和加速石化行業(yè)碳達(dá)峰的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)為構(gòu)建工業(yè)體系低碳產(chǎn)業(yè)鏈做好準(zhǔn)備。
在這一階段要大力發(fā)展零碳技術(shù)，包括生物基燃油與潤(rùn)滑油，風(fēng)能、太陽能、核能等零碳能源供電等。
其中，生物航煤、生物柴油、生物基潤(rùn)滑油是典型的生物基燃油與潤(rùn)滑油技術(shù)。與化石能源相比，生物基油品具有實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可與現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系相融合，在減少對(duì)化石能源的依賴、大幅降低產(chǎn)品生命周期碳足跡方面具有重要意義。
2060年實(shí)現(xiàn)碳中和 應(yīng)用負(fù)碳技術(shù)
隨著化石燃料替代和電動(dòng)汽車的加快普及，到2060年，石油消費(fèi)量會(huì)逐步下降到2.5億噸以下，由于該階段石油主要以石化原材料為主，噸油加工碳排放強(qiáng)度將大幅升高。在該階段清潔能源將在煉廠普及應(yīng)用，CCUS、綠氫等負(fù)碳技術(shù)也逐漸成熟并大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
負(fù)碳技術(shù)包括綠氫保障技術(shù)以及CCUS技術(shù)。
電解水制氫技術(shù)、生物質(zhì)氣化制氫技術(shù)都屬于綠氫保障技術(shù)。其中，質(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫是以水為原料，在可再生能源電力的驅(qū)動(dòng)下將水轉(zhuǎn)化為氫氣和氧氣，幾乎不產(chǎn)生碳排放。相比于煤制氫和天然氣制氫，PEM電解水制氫每生產(chǎn)1噸氫氣將分別減少20噸和10噸左右的二氧化碳排放。
CCUS技術(shù)是全球應(yīng)對(duì)氣候變化的關(guān)鍵技術(shù)之一，因其可消納、轉(zhuǎn)化大量的二氧化碳被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)碳中和的有效且必要步驟。CCUS技術(shù)包括二氧化碳捕集、二氧化碳合成利用(如制備合成氣、甲醇)、二氧化碳生物利用(如海藻養(yǎng)殖)、二氧化碳地質(zhì)利用和封存(如強(qiáng)化油氣開采)等。
其中，微藻固碳技術(shù)具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。這是因?yàn)槲⒃逡环矫婺軌驅(qū)崿F(xiàn)“加法”，生產(chǎn)大量富含脂肪與蛋白質(zhì)的生物質(zhì);另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)“減法”，將化石能源應(yīng)用釋放的二氧化碳等進(jìn)行吸收與固定。
“雙碳”背景下，石化行業(yè)面臨轉(zhuǎn)型與脫碳的雙重壓力，但同時(shí)也面臨新形勢(shì)下的巨大發(fā)展機(jī)遇。能效提升、過程強(qiáng)化、資源高效利用在為石化行業(yè)實(shí)現(xiàn)降碳的同時(shí)，還可以為企業(yè)創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。可再生能源使用、循環(huán)經(jīng)濟(jì)構(gòu)建在大幅降低生命周期碳排放的同時(shí)，還為行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供了新動(dòng)能。低碳產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)、綠氫供給、綠氫煉化則屬于典型的行業(yè)間低碳耦合發(fā)展模式，可以在打造全社會(huì)低碳產(chǎn)業(yè)鏈與低碳供應(yīng)鏈中充分貢獻(xiàn)石化力量。
