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“十四五”煉化行業(yè)碳減排路徑

文章來源:中國石油石化柯曉明 乞孟迪2021-07-05 11:54

導讀:“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,產品結構變化顯著,化工原料需求增長快于成品油,而煉化行業(yè)產能投資建設熱情不減。今后,為適應“雙循環(huán)”發(fā)展格局的要求,煉化行業(yè)將加快供給側結構調整,深化區(qū)域價值鏈融合,利潤變化將促進“油轉化工”的變革。技術創(chuàng)新尤其是能源結構調整、系統(tǒng)優(yōu)化、“綠氫”和“綠電”化學等,將成為煉化行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標的關鍵。
 
“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,產品結構變化顯著,化工原料需求增長快于成品油,而煉化行業(yè)產能投資建設熱情不減。
 
今后,為適應“雙循環(huán)”發(fā)展格局的要求,煉化行業(yè)將加快供給側結構調整,深化區(qū)域價值鏈融合,利潤變化將促進“油轉化工”的變革。技術創(chuàng)新尤其是能源結構調整、系統(tǒng)優(yōu)化、“綠氫”和“綠電”化學等,將成為煉化行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標的關鍵。
 
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、結構調整、質量升級、體制改革等方面取得了長足的進步。但與高質量發(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,產能過剩的問題、原油對外依存度過高的問題、高端產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,重點在于能源結構的快速調整和節(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,中國石化集團經濟技術研究院在“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。如果全社會加大調整力度,估計達峰時間還會提前。
 
石油產品消費結構會發(fā)生變化。石油產品消費結構發(fā)生變化,主要體現(xiàn)在不同產品需求達峰的時間點并不相同。其中,柴油消費已經進入平臺期,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,與之相關的公路運輸量下降。預計,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能建設的投資高峰期。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,由于加大結構調整,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。
 
技術突破是關鍵
 
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,受到社會極大關注,主要原因是中國石油對外依存度高,下游交通領域排放量大,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)能降耗和能源結構快速調整,積極推進技術創(chuàng)新。
 
除此之外,要實現(xiàn)煉化行業(yè)的“雙碳”目標,政策引導非常重要。政府既要引導企業(yè)生產滿足國內需求,也要限制和淘汰落后產能;將能耗和環(huán)保評價標準與稅費征收相結合,通過市場化手段倒逼低效產能退出市場,推動新舊動能轉換;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,調整產業(yè)和產品結構,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)能降耗和能源結構快速調整同樣重要,特別是2030年前。在所有路徑措施中,技術創(chuàng)新顯得尤為重要。與“十三五”相比,我國“十四五”煉化行業(yè)技術創(chuàng)新的內容和方向將發(fā)生較大變化,即由規(guī)模化、清潔化技術轉向“油轉化工”與節(jié)能減排技術,具體包括如下技術。
 
能源系統(tǒng)的優(yōu)化技術。包括總體用能改進(物流優(yōu)化+能源結構優(yōu)化)、工藝裝置優(yōu)化、裝置間熱集成、低溫熱綜合利用和公用工程系統(tǒng)優(yōu)化5個相互關聯(lián)過程的實施,為煉化企業(yè)節(jié)能減排奠定基礎。
 
低碳燃料和原料的替代技術。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,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,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,以及非化石能源發(fā)電制“綠氫”的技術,逐步提高自發(fā)“綠電”比例。
 
高選擇性、低能耗的加工技術。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,應用原油直接制烯烴技術,“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)“油轉化工”,也降低了過程能耗;丙烷脫氫技術能耗較高,但是利用丙烷催化氧化脫氫技術,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。
 
生物燃料生產技術。本質上是一種二氧化碳循環(huán)利用技術,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技術,逐步解決原料加工、定向轉化和生產成本等問題。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、高收率生產工藝。生物航空煤油生產技術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,通過加氫轉化可獲得航空煤油等燃料。
 
塑料綠色循環(huán)利用技術。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。利用二氧化碳生產可降解塑料也是一種碳循環(huán)利用的技術,部分降低原生料的需求。例如,通過植物的光合作用,將二氧化碳和水轉化為乳酸,再通過直接或間接縮聚生產聚乳酸(PLA)可降解塑料。
 
“綠電”的化學反應技術。例如,電加熱蒸汽裂解技術,碳氫化合物分解成烯烴和芳烴需要消耗大量的能量,相關反應需要在850℃時才會發(fā)生。目前,業(yè)內主要是通過燃燒化石燃料來完成升溫,通過電力驅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。捕集石油化工生產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)化學法二氧化碳資源化利用技術,通過二氧化碳催化轉化等技術路線合成化學品或燃料;開發(fā)生物法二氧化碳資源化利用技術,通過生物發(fā)酵技術生產生物燃料或化學品。
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