煉化企業綠色低碳轉型發展的思考

洪  波

（中國石油化工股份有限公司鎮海煉化分公司）

摘要：該文闡述了國內外石油化工行業和新能源行業的發展現狀，分析了傳統石油化工企業面臨的挑戰。以某大型煉化一體化企業為例，提出通過提高清潔能源占比、探索氫電耦合應用、優化用能結構、摻燒生物質燃料、拓展綠色低碳及聚碳產品、推廣二氧化碳捕集技術和研究塑料循環利用技術等方式實現綠色低碳轉型，為相關煉化企業的綠色低碳轉型發展提供借鑒。

關鍵詞：煉化企業 綠色低碳 氫電耦合 降碳 二氧化碳捕集 塑料循環利用

1.國內外石油化工企業發展現狀

根據《2023年油氣行業發展報告》，2023年全球煉油總能力已升至5.168 Gt/a，全球能源消費結構保持化石能源下降、非化石能源上升的趨勢。各大石油公司紛紛調整戰略目標和發展路徑，挪威國家石油公司通過收購、并購等方式進入儲能、風電等新能源領域，卡塔爾能源公司新建了阿爾卡薩800 MW光伏電站并在2022年卡塔爾世界杯中推廣使用氫燃料電池車。

2023年國內煉油總能力約936 Mt，2024年將升至961 Mt，且正在形成以世界級煉油廠為基礎平臺配套下游化工的產業鏈，部分產能將隨著煉化一體化項目的投產同步置換，煉油產能過剩問題緩解，但成品油需求即將達峰，另外化工產業的周期性波動也會影響“油轉化”項目的推行進度。2023年國內乙烯產能為51.95 Mt，預計到“十四五”末，國內乙烯產能將達到70 Mt/a^[1]。國內化工產品的供應已經由“整體數量短缺”逐步轉變為“結構性短缺”，合成材料、化工新材料和專用化學品等新興領域產品同質化嚴重，高端產品進口依存度高。提升國際競爭力、走差異化和高端化的高效高質量發展之路，依舊是石化行業健康發展的重要課題。

2023年10月，《關于促進煉油行業綠色創新高質量發展的指導意見》發布，提出嚴控新增煉油產能、加快淘汰落后產能、引導煉油過程降碳等重點任務。同期，《關于做好2023—2025年部分重點行業企業溫室氣體排放報告與核查工作的通知》發布，將石化、化工、民航等重點行業年度溫室氣體排放量達26 kt二氧化碳當量及以上的重點企業納入年度溫室氣體排放報告與核查的工作范圍。隨著電動車續航能力及冷啟動技術的不斷提升，電動車行業將會分割一定的油品市場，氫燃料電池車應用場景的開發也會使柴油銷路受阻，煉化企業需要加快轉型步伐。

2.煉化企業綠色低碳轉型發展的思考

以某大型煉化一體化企業為例，根據碳足跡情況，主要從用能端降碳、過程端降碳、消費端降碳等方面著手，推動全產業鏈低碳轉型。

2.1 提高清潔能源占比  實現用能端降碳

該企業光伏裝機的最大規模約30 MW，不足企業用電量的1%，清潔能源占比較低。該企業周邊太陽能和風能資源豐富，若能合理布局，預計可布局約2 000 MW的海上光伏項目和300 MW的垂直式風力發電項目，年可發綠電約2.9 TW·h，減少碳排放約2.0 Mt。浙江省首個風光儲一體化項目已在舟山港梅山港區開工，年發電量約59.17 GW·h，可實現梅山港區清潔用電34.53 GW·h，減少二氧化碳排放22.6 kt，該項目已實現首臺6.25 MW風機機組的并網發電。

2.2探索氫電耦合應用  構建高效能源體系

除了與電、熱耦合外，煉化企業還可探索“風光發電+氫儲能”一體化應用新模式，中國石化新疆庫車項目為解決新能源發電的穩定并網和資源閑置問題提供了路徑和方法。該企業結合已有氫能產業優勢，正在探索“風光發電+氫儲能”一體化應用模式，打通風光電制氫的下游消納環節。若將周邊風電、光伏項目的20%發電量通過制氫的方式削峰填谷，年可生產綠氫10.4 kt，扣除加氫站所需氫氣后，剩余氫氣可用于生產綠色甲醇、綠色汽油調合組分等產品，把隨機間歇性的不穩定能源轉化為穩定的清潔燃料，實現清潔低碳、安全高效能源體系的構建。

2.3優化用能結構  實現過程端降碳

過程端碳排放主要包括燃燒排放和間接排放，過程端降碳的核心在于提高能效利用率^[2]。

（1）推動裝置間的能量利用，形成局域網，進一步集成換熱網絡。該企業芳烴低溫熱綜合利用項目通過建立包括對二甲苯歧化、乙烯等裝置在內的低溫熱熱能聯合局域網，實現低品位熱能的集中回收，通過甲醇等介質進行壓力能回收，將富余的低溫熱與園區企業進行耦合^[3]，年減少碳排放約140.8 kt，獲評當地十大節能案例。

（2）降低過程端熱損失以實現節能降碳。該企業采用6層氣凝膠+2層微孔硅酸鈣+聚氨酯的復合保溫方案，在設計工況下的溫降為3~5℃/km，常規保溫的溫降（6～18 ℃/km）低，能耗大幅度降低^[4]。

2.4摻燒生物質燃料  實現用能端綠色化

近年來，該企業從生物質燃料的運輸、入廠、質檢、摻燒以及鍋爐運行等多方面開展生物質燃料摻燒研究，目前摻燒生物質燃料的能力可達500 t/d，同時采用氣力輸送的方式，實現了生物質燃料與化石燃料的分別采樣和計量。目前，動力中心鍋爐已完成生物質燃料摻燒比例分別為5%、10%、15%的摻燒試驗。2023年試摻燒生物質燃料約10 kt，實現二氧化碳減排量約15 kt。

2.5拓展綠色低碳及聚碳產品  實現消費端降碳

拓展綠色低碳及聚碳產品是石油化工企業在消費端降碳的重要途徑，主要包括生物噴氣燃料、燃料電池氫、綠氨、綠色甲醇等綠色低碳產品，以及高密度聚乙烯、碳纖維等聚碳產品。

2.5.1生物噴氣燃料

航空運輸業二氧化碳排放量約900 Mt/a，占全球二氧化碳排放總量的2.4%。隨著歐盟持續加大生物燃料添加比例，添加生物噴氣燃料成為航空領域低碳轉型的重要途徑之一。該企業對其生產的生物噴氣燃料進行了全生命周期測算，與礦物噴氣燃料相比，生物噴氣燃料全生命周期的二氧化碳減排量約為80%，該生產裝置滿負荷運行時可減少二氧化碳排放量約80 kt/a。

2.5.2燃料電池氫

美國、日本、韓國等國家相繼明確了氫能在能源體系中的定位，國內也在加速氫能產業布局。北京2022年冬奧會使用氫氣點燃火炬并示范運行了1 000余輛氫能車，廣東、浙江以及上海等地實現了燃料電池車的正式運營。

該企業擁有豐富的副產氫資源，結合當地的地理優勢以及港航物流、石化物流等產業優勢，在2021年6月建成了當地首座加氫站，先后實現了氫能通勤車、氫能重卡、氫能城際干線等的示范運行，并取得了浙江省首張加氫站燃氣經營許可證，通過采用燃料電池氫代替成品油實現了汽車尾氣減排。按照每噸氫氣減少二氧化碳排放11.36 t測算，該加氫站滿負荷運營時可供應燃料電池氫2 275t/a，減少碳排放量25.8 kt/a。

2.5.3綠氨、綠色甲醇等產品

光伏、風電項目生產的綠氫可以與氮氣反應生產綠氨、與二氧化碳反應生產綠色甲醇等產品。綠氨、綠色甲醇可直接作為燃料供給內燃機，也可作為化工原料供化工行業綠色低碳轉型。

2.6推廣二氧化碳捕集技術

煉化企業的二氧化碳捕集技術主要聚焦在富氧燃燒技術和燃燒后捕集技術。富氧燃燒技術主要用在催化裂化裝置、動力中心等，可提高燃燒效果、減少煙氣排放損失，同時提高煙氣中的二氧化碳濃度，有利于低成本開展CCS（碳捕集與封存）項目^[5]。燃燒后捕集技術適用范圍更廣，但由于普通煙氣的壓力和二氧化碳濃度都較低，捕集成本相對較高。國內首個百萬噸級CCUS（碳捕集、利用與封存）項目——齊魯石化-勝利油田CCUS項目于2022年8月29日投產，設計捕集二氧化碳1.0 Mt/a，實現驅油197.7 kt/a。

2.7研究塑料循環利用技術

歐盟《一次性塑料指令》要求到2025年PET（聚對苯二甲酸乙二酯）包裝中含有質量占比為25%的PCR（消費后回收材料）組分。英國塑料包裝稅對少于30％再生塑料的包裝征收每噸200英鎊的稅款。全世界十余個國家和地區已簽署《塑料公約》，承諾到2025—2030年塑料包裝中PCR組分質量占比在25%~30%。

目前日本等國家主要通過物理方式回收塑料，但占塑料產量45%左右的包裝類塑料更適合采用化學方式回收。該企業正在研究通過物理+化學的方式實現塑料的循環利用，并拓展SAF（可持續航空燃料）原料來源，實現聚烯烴產業鏈的綠色低碳轉型。據測算，相比化石路線，采用廢塑料裂解法每生產1 t塑料可減少 3.6~5.6 t 碳排放，按照該企業聚烯烴產品中回收塑料占比30%測算，可減少碳排放量超2.0 Mt/a。

3.結  論

（1）煉化企業低碳轉型需要向新能源領域開拓，可將光伏、風電等新能源不穩定的特點與煉化企業用氫、用電、用熱等用能一體化優勢進行互補，把隨機間歇性的不穩定能源轉化為穩定的清潔燃料，實現清潔低碳、安全高效能源體系的構建。

（2）煉化企業優化用能結構的潛力巨大，通過建立局域換熱網絡、采用新型高效保溫等方式，可進一步挖潛實現節能降碳。

（3）摻燒生物質燃料是煉化企業綠色低碳轉型的途徑之一。該企業動力中心鍋爐已完成生物質燃料摻燒比例分別為5%、10%、15%的摻燒試驗，效果良好。

（4）拓展綠色低碳及聚碳產品，如生物噴氣燃料、燃料電池氫、綠氨、綠色甲醇等綠色低碳產品，是煉化企業在產品端綠色轉型的方向。煉化企業可結合實際情況研究綠色低碳轉型方案。

（5）塑料循環利用是未來塑料產業鏈發展的方向，采用廢塑料裂解法對廢塑料進行循環利用，并拓展SAF原料來源，可實現聚烯烴產業鏈的綠色低碳轉型，降碳效果明顯。

參考文獻

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[5] 楊耀,劉濤,高永福,等.催化裂化富氧燃燒再生技術提升管中試試驗[J].石化技術與應用,2023,41(5):352-356.