煉化企業(yè)綠色低碳轉型發(fā)展的思考

洪  波

（中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司）

摘要：該文闡述了國內外石油化工行業(yè)和新能源行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了傳統(tǒng)石油化工企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。以某大型煉化一體化企業(yè)為例，提出通過提高清潔能源占比、探索氫電耦合應用、優(yōu)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(huán)利用技術等方式實現(xiàn)綠色低碳轉型，為相關煉化企業(yè)的綠色低碳轉型發(fā)展提供借鑒。

關鍵詞：煉化企業(yè) 綠色低碳 氫電耦合 降碳 二氧化碳捕集 塑料循環(huán)利用

1.國內外石油化工企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)《2023年油氣行業(yè)發(fā)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(zhàn)略目標和發(fā)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(yè)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(yè)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(jīng)由“整體數(shù)量短缺”逐步轉變?yōu)椤敖Y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(fā)展之路，依舊是石化行業(yè)健康發(fā)展的重要課題。

2023年10月，《關于促進煉油行業(yè)綠色創(chuàng)新高質量發(fā)展的指導意見》發(fā)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(yè)企業(yè)溫室氣體排放報告與核查工作的通知》發(fā)布，將石化、化工、民航等重點行業(yè)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(yè)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(xù)航能力及冷啟動技術的不斷提升，電動車行業(yè)將會分割一定的油品市場，氫燃料電池車應用場景的開發(fā)也會使柴油銷路受阻，煉化企業(yè)需要加快轉型步伐。

2.煉化企業(yè)綠色低碳轉型發(fā)展的思考

以某大型煉化一體化企業(yè)為例，根據(jù)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(yè)鏈低碳轉型。

2.1 提高清潔能源占比  實現(xiàn)用能端降碳

該企業(yè)光伏裝機的最大規(guī)模約30 MW，不足企業(yè)用電量的1%，清潔能源占比較低。該企業(yè)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(fā)電項目，年可發(fā)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(qū)開工，年發(fā)電量約59.17 GW·h，可實現(xiàn)梅山港區(qū)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(xiàn)首臺6.25 MW風機機組的并網(wǎng)發(fā)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(yè)還可探索“風光發(fā)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(fā)電的穩(wěn)定并網(wǎng)和資源閑置問題提供了路徑和方法。該企業(yè)結合已有氫能產業(yè)優(yōu)勢，正在探索“風光發(fā)電+氫儲能”一體化應用模式，打通風光電制氫的下游消納環(huán)節(jié)。若將周邊風電、光伏項目的20%發(fā)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(wěn)定能源轉化為穩(wěn)定的清潔燃料，實現(xiàn)清潔低碳、安全高效能源體系的構建。

2.3優(yōu)化用能結構  實現(xiàn)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(wǎng)，進一步集成換熱網(wǎng)絡。該企業(yè)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(lián)合局域網(wǎng)，實現(xiàn)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(qū)企業(yè)進行耦合^[3]，年減少碳排放約140.8 kt，獲評當?shù)厥蠊?jié)能案例。

（2）降低過程端熱損失以實現(xiàn)節(jié)能降碳。該企業(yè)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(guī)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(xiàn)用能端綠色化

近年來，該企業(yè)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)消費端降碳

拓展綠色低碳及聚碳產品是石油化工企業(yè)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(yè)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(xù)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(yè)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(yè)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(xiàn)了燃料電池車的正式運營。

該企業(yè)擁有豐富的副產氫資源，結合當?shù)氐牡乩韮?yōu)勢以及港航物流、石化物流等產業(yè)優(yōu)勢，在2021年6月建成了當?shù)厥鬃託湔?，先后實現(xiàn)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(jīng)營許可證，通過采用燃料電池氫代替成品油實現(xiàn)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(yè)綠色低碳轉型。

2.6推廣二氧化碳捕集技術

煉化企業(yè)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(xiàn)驅油197.7 kt/a。

2.7研究塑料循環(huán)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(qū)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(yè)正在研究通過物理+化學的方式實現(xiàn)塑料的循環(huán)利用，并拓展SAF（可持續(xù)航空燃料）原料來源，實現(xiàn)聚烯烴產業(yè)鏈的綠色低碳轉型。據(jù)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(yè)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(yè)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(wěn)定的特點與煉化企業(yè)用氫、用電、用熱等用能一體化優(yōu)勢進行互補，把隨機間歇性的不穩(wěn)定能源轉化為穩(wěn)定的清潔燃料，實現(xiàn)清潔低碳、安全高效能源體系的構建。

（2）煉化企業(yè)優(yōu)化用能結構的潛力巨大，通過建立局域換熱網(wǎng)絡、采用新型高效保溫等方式，可進一步挖潛實現(xiàn)節(jié)能降碳。

（3）摻燒生物質燃料是煉化企業(yè)綠色低碳轉型的途徑之一。該企業(yè)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(yè)在產品端綠色轉型的方向。煉化企業(yè)可結合實際情況研究綠色低碳轉型方案。

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

參考文獻

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