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經過70多年的發展，我國石化工業已建成門類齊全、品種配套、技術先進、具有較強競爭力的現代工業體系，煉化工業規模已躍居世界首位。然而，在產能過剩、低碳發展任務緊迫等多重挑戰下，煉化行業未來怎樣從源頭低碳、過程減碳以及終端固碳等路徑實現降碳？3月22日，在京召開的2023中國石油煉制科技大會上，多位院士、專家分享了真知灼見。

產能過剩且降碳難

2022年，我國建成投產的煉化企業為228家，煉油和乙烯產能分別達到9.28億噸/年和4675萬噸/年，均超過美國，躍居世界第一石化大國，但全年原油加工總量為6.76億噸，平均開工負荷為73.4%，產能嚴重過剩。中國石化石油化工科學研究院有限公司董事長、總經理李明豐指出，石油化工行業面臨的挑戰之一是國內煉油能力過剩，當前已過剩約1/3，同時原油、天然氣對外依存度過高，嚴重影響能源安全。

中國工程院院士，中國石化上海石油化工研究院院長楊為民指出，隨著“雙碳”目標實施與“能源轉型”進程的不斷加快，石化工業節能減碳、綠色發展任務艱巨。

中國石化集團公司科技部總經理、科技開發公司董事長，科技委常務副主任卞鳳鳴表示，繼2015年12月《巴黎協定》為全球應對氣候變化和綠色低碳轉型指明了方向和目標后，2021年10月國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》又進一步明確了石化化工行業碳達峰舉措，這對石化行業低碳發展提出了更高要求。未來面臨的挑戰主要有：能源化工行業發展空間將進一步減少；高能耗高碳排放的企業面臨生存挑戰；缺乏低碳核心技術。

中國科學院院士，中國石油大學（北京）碳中和未來技術學院院長、教授、博士生導師徐春明表示，石油高效精細化利用是國家重大需求。當前，產品轉型（從生產成品油轉向特種燃料、潤滑油脂等高性能化學品與材料 ）、節能減排（降低石油加工過程整體能耗，減少CO²排放）以及智能化（利用數字化、智能化對傳統工藝流程進行升級）給石油精細利用和低碳轉化帶來了新挑戰。

中國工程院院士曹湘洪指出，在“雙碳”的戰略目標下，以電動汽車為代表的新能源汽車將加快發展，但電動汽車和氫燃料電池汽車的降碳在未來的發展過程中存在諸多挑戰。

煉化行業降碳的幾大途徑

1.優化汽柴油中烴分子結構，提供高清潔油品

曹湘洪認為，雖然未來汽柴油的消費量將逐步減少，汽柴油在地面交通能源中從市場獨占向油、氣、電、氫共存轉變是大趨勢。但油的市場主體地位至少會延續很長一段時間，到2050年燃油動力汽車保有量在汽車保有量中仍有可能占主體地位。煉油企業應主動擔當，優化汽柴油中烴分子結構，尋找合適的低碳添加物（如生物乙醇、其衍生產品ETBE、生物柴油），生產高效高清潔汽柴油，為混合動力汽車和存量燃油汽車提供高效、高清潔油品，支持車用內燃機實現碳減排和污染物近零排放。

根據國際國內進行的油品質量對污染物和碳排放影響的研究結果和汽車行業提出的未來汽柴油品質的訴求，曹湘洪建議我國高效高清潔汽柴油的主要質量指標為：汽油：RON95～98，在附錄中增設RON＞101的汽油牌號，芳烴≯30%（V/V），C8以上芳烴≯1.5% （V/V），烯烴≯10% （V/V），氧含量不大于3.7%（m/m），T50≯100℃，T70≯140℃，終餾點≯190℃；柴油：十六烷值≮55，密度810～840kg/m₃，總芳烴含量≯15%（m/m），多環芳烴≯2%，T50、T90、T95分別≯290℃、330℃、340℃，終餾點≯350℃。

此外，曹湘洪還表示，應抓緊開展高效高清潔汽柴油標準研究和實現汽柴油高效高清潔的生產技術研究，鑒于在全國同步實現高效高清潔汽柴油標準的困難，建議成立頂級油品創新聯盟，將高效高清潔汽柴油標準作為創新聯盟的團體標準，加入聯盟的煉油企業率先執行，在具備條件時轉化成國家標準。

中國工程院院士李大東也認為，近中期，交通運輸仍以化石燃料為主要動力，煉油工業肩負著提供清潔油品的重要任務；中遠期，煉廠將從油化結合型向化工型轉化，主要任務是生產清潔交通運輸燃料、有機化工原料、高價值特種產品和減少二氧化碳排放。

2.轉型應分階段有序推進

中國石油化工信息學會副理事長，中國石油煉化與新材料分公司高級副總經理何盛寶表示，未來煉化行業將圍繞原料構成、用能方式、生產過程、產品結構，向綠色低碳可持續高質量發展方向轉型。“雙碳”目標下，轉型應分階段有序推進：以2030年碳達峰為分界線，實施各有側重的轉型發展路徑。

一是達峰前路徑，包括：

①源頭低碳發展路徑：推進輕質化油氣資源、生物質資源、廢化學品資源、碳一資源等原料應用，實現原料構成的低碳化與多元化。

●輕質化油氣資源：用油田輕烴、輕質原油等替代，輕質原料具有碳鏈較短、H/C比較高、裝置改動小或無需改動等特點，是理想的替代原料之一。

●碳一資源：包括CO、CH⁴、CO²,原料單一、可實現原子經濟，急需突破直接制備化學品技術。

●生物質資源：來源于植物光合作用，全生命周期減碳作用顯著；石油下游多種產品，如汽煤柴、塑料、化學品等，均可通過生物質加工實現；全球木質素、纖維素等生物質原料每年以2000億噸的速度再生，以能量換算相當于全球石油產品產量的15～20倍，替代原油潛力大。目前，我國可利用的生物質資源量約7億噸/年，生物煉制原料資源充沛。

●廢化學品資源：全生命周期可減排0.8～3.8t/t廢化學品，通過解聚、熱裂解或氣化轉化成單體、裂解油或合成氣，經提純、分餾等過程直接制備化學品，實現化學品的資源化循環利用。

②過程減碳、提質、增效路徑：推進節能與提高等效、清潔能源替代、整體技術優化等實施，實現用能的清潔化與電氣化，過程的高效化與智能化。

●節能與提高能效：通過加熱爐提效、富氧燃燒、能量系統優化、先進工藝設備等，降低能耗。全球煉油效率提高可減少排放3500萬噸/年；中國以2021年原油加工量計算，提高能效可減排CO²4380萬噸。

●清潔替代：提升天然氣、綠電、綠氫過程用能占比，推進過程用能的清潔化、電氣化；CO²低成本捕集與利用技術。

●技術升級：加快分子煉油、高效催化劑、超重力、微反應器、膜分離、節能環保等新材料、新工藝、新技術、新設備的研發與推廣應用，推進基礎產品降成本，高端產品增加品種、產量和附加值，實現現有產品鏈的延鏈補鏈強鏈、質量水平的穩定提升、單位加工成本的降低。

③終端固碳、增化、增特、增材路徑：推進減油增化、減油增特、化工新材料等產品結構調整，實現產品的特色化與精細化。

●減油增化：催化裂化多產低碳烯烴、增產丙烯，蠟油、柴油等加氫裂化多產化工原料等。

減油增特：合成潤滑油基礎油（PAO）、石蠟、針狀焦、特種瀝青等。

●化工新材料：高碳α烯烴共聚茂金屬PE、COC/COP環烯烴聚合物等高端合成樹脂，星型支化鹵代于基、氫化于腈等特種合成橡膠；碳纖維、芳綸、碳化硅等高性能纖維；聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亞胺、聚砜等高端工程塑料。

●產品高端化：圍繞現有產業鏈供應鏈短板，重點開發乙稀下游高端潤滑油脂、高性能聚烯烴、特種橡膠、功能性膜材料、高端專用化學品等先進有機材料，加快開展應用研究。

二是達峰后路徑：源頭、過程、終端路徑持續深入推進，煉化企業生產模式將發生根本性變革。

①煉廠可加工多種低碳原料：加工原料更加多元與低碳，包括化石原料、生物質資源、廢化工產品、回收的二氧化碳等。

②生產用能基本實現綠電替代：運營能耗多數來自太陽能、風能等零碳電力和綠色氫能。

③二氧化碳實現高效捕集：工藝過程排放的二氧化碳實現高效捕集。

④產品更加豐富多樣：氫能、電力、基礎化工原料、化學品和高端材料、少量運輸燃料等。

屆時，煉廠將轉型為生產多種類型產品的能源化工企業，同時具備氫電儲能的功能，與周邊其他工業企業和能源企業協同發展，成為能源及化工原材料集散中心。

3.推進綠氫與綠電耦合，發展CCUS技術

中國科學院院士，中國石化股份公司總工程師謝在庫表示，現代煉油化工體系減排降碳的基本路徑為：化石能源的優化利用，可再生能源及氫能的規模化利用和CO²處理與負碳技術。具體來看，包括：推進綠氫與綠電耦合的用能結構變革；滿足市場和環保要求的產品和裝置結構調整；適應綠氫綠電發展的煉化工藝總流程再造；優化化石資源刊用，發展生物質煉制；建立“儲運氫用”綠氫穩定系統；發展CCUS技術。

楊為民也認為，應加快CO²化工利用的技術開發。當前全球CO²化工利用總規模約1.15億噸/年，化肥和大宗有機化學品仍為其主要途徑。我國CO²化工利用技術發展方向為：一是催化加氫制大宗化學品（合成氣、甲烷、甲醇/乙醇、低碳烯/烷烴、芳烴、燃油等），該方向為當前研發熱點，未來需與綠氫綠電技術共同發展；二是非加氫路線制精細化學品（碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸鹽、羧酸、聚碳等）。CO²有望成為未來石化工業重要的新型碳資源。