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谋定重点方向狠抓技术助推行业低碳转型
2022年20期 发行日期:2022-10-17
作者:■ 魏坤

  石化行业既是我国国民经济的重要支柱,又是能耗和碳排放大户,行业能源消耗和碳排放位居工业部门前列。如何确定石化工业节能降碳目标,科学合理控制碳排放增幅,对于石化工业完整准确全面贯彻新发展理念、做好碳达峰碳中和工作至关重要。9月28日,石油和化学工业规划院举办在线研讨会,多位专家共同探讨了石化行业加快低碳转型的路径与方法。

结构持续优化,能源低碳转型进入窗口期

  当前,我国能源低碳转型进入重要窗口期。“十三五”期间,我国能源结构持续优化,低碳转型成效显著,非化石能源消费比重达到15.9%,煤炭消费比重下降至56.8%,常规水电、风电、太阳能发电、核电装机容量分别达到3.4亿千瓦、2.8亿千瓦、2.5亿千瓦、0.5亿千瓦,非化石能源发电装机容量稳居世界第一。

  我国能源安全保障进入关键攻坚期。能源供应保障基础不断夯实,资源配置能力明显提升,连续多年保持供需总体平衡有余。“十三五”以来,国内原油产量稳步回升,天然气产量较快增长,年均增量超过100亿立方米,油气管道总里程达到17.5万公里,发电装机容量达到22亿千瓦,西电东送能力达到2.7亿千瓦,有力保障了经济社会发展和民生用能需求。但同时,能源安全新旧风险交织,“十四五”时期能源安全保障将进入固根基、扬优势、补短板、强弱项的新阶段。

  但总体来看,我国能源安全问题较为突出,油气资源不足、依赖进口的特征仍将在相当长的时间内存在;中长期能源转型已成为确定趋势,化石能源消费占比大幅下降,可再生能源利用将逐步占据主导地位。

低碳化手段多样,重点行业亟需减排

  随着石化转型升级深入推进和产业发展,2030年以前,石化行业能耗和碳排放量仍将呈现增长的趋势。2021年石化化工重点子行业碳排放概况见表1。石油和化学工业规划院副院长李志坚表示,石化化工行业低碳发展,要在原料低碳化、过程低碳化、产品低碳化、二氧化碳捕集利用等主要方向上发力。

  1. 原料低碳化

  非能源矿产的品位会对相应元素化工产品的生产过程能耗造成较大影响,从而影响单位产品的碳排放量,这部分原料低碳化的主要任务是加强进入化工过程的矿石的品位管理,加强相关选矿适用技术研发和应用。

  石化化工原料中化石能源矿产的低碳化是原料低碳化的重点。其核心进程与我国能源转型的宏观进程是一致的,即低碳能源替代高碳能源,可再生能源替代化石能源。石化化工原料低碳化的主要路径见表2。

  2. 过程低碳化

  过程低碳化要通过“流程再造”,实现低碳甚至零碳排放,主要途径包括:装置节能、自备热电节能以及外购电低碳化等方式。

  3. 产品低碳化

  通过传统产品减量低碳化。等效减量,延寿工程。加大科技创新力度,优化改性手段、改进复合材料、提升材料性能。以降低全生命周期碳排放为目标开发绿色低碳产品,提升产品性能及在使用环境中的耐候性,延长产品使用寿命,提高产品使用效率,一定程度上降低产品消费量。

  据李志坚分析,在低碳化工材料的支撑作用下,到2025年对相关行业直接或间接的降碳潜力超过14 亿吨。

  石油和化学工业规划院石化处副处长龚华俊指出,不同原料碳排放差异显著。就炼油行业来看,在减油增化的发展趋势下,近期、远期可分别考虑低碳原料、内部优化以及绿氢替代作为低碳发展的首选手段。烯烃行业可采用轻质原料生产烯烃,不仅产品自身碳排放强度较低,而且副产氢利用可进一步降低行业总体碳排放。

  从实现石化产业链健康发展和适应全社会“双碳”发展要求等角度出发,炼化一体化制烯烃仍是我国烯烃供应的主力。独立乙烯企业易选用石脑油为主、丁烷为辅的原料方案。中石油等有资源条件的企业,可适度布局乙烷原料为主的乙烯项目。

  对煤化工行业来说,可以通过补入低碳富氢原料,提高碳元素利用效率,降低碳排放。液化气、乙烷、天然气等低碳原料能显著降低石化化工行业的碳排放,但从量和价两个方面均难以保障产业链供应链安全。煤炭作为兜底能源仍将与原油、石脑油、轻烃、天然气等低碳原料共同推进石化化工产业发展。

  石化原料的低碳化需通过多种原料、多种能源的融合,协同实现石化原料低碳化。同时,需要对未来的产业布局和技术创新前瞻性规划,如在西南地区布局低碳、零碳原料基地;创新开发生物基材料、塑料化学回收等新技术,拓展新方向、新领域。

大力发展低碳技术助力行业转型发展

  低碳技术发展中心主任朱彬彬指出,石化化工低碳发展技术重点方向包括:技术路线调整(技术成熟,减碳潜力大,需结合我国能源资源禀赋及外部能源供给长期趋势进行前瞻性布局,替代路线按照替代效率由高到低的路线依次替代)、工艺过程优化、单位设备节能、系统优化技术(其核心是节能,技术成熟,是近期行业的工作重点)、波动适应技术(技术不成熟,需进行开发、试验、优化,与以可再生能源为主体的电力系统相适应,发挥储能功能),以及CCUS技术(技术经济不成熟,需进行开发、试验、优化,自身行业&利用过程工程优势发挥化工作用服务其他行业)。

  当前,我国部分关键材料领域仍存在短板,部分产品仍主要依赖于进口或外资品牌。材料化工处乔冰认为,随着风电装机量的不断增加,我国对风电材料的需求将不断增加。光伏材料方面,光伏装机量持续提升,将带动上游材料需求不断增长。同时,光伏行业技术路线的变化也将带动相关材料的需求结构有所变化。材料轻量化研究是现代材料设计的一大主流,不仅可以减少下游产品制造过程中消耗的资源,也可以在产品的运输、使用过程中降低能耗,促进全社会的减碳。 

  乔冰指出,化工材料在支撑电力、工业、交通、建筑等行业节能减排过程中发挥物质基础和先导作用。随着社会的发展,对化工材料增加品种、提高质量、满足各领域需求、高效利用资源、减少环境污染等方面将会提出更高的要求。此外,未来化工行业需要不断突破高性能产品的自主产业化能力,以支撑我国社会的低碳转型发展。对于短板材料,应加大研发创新力度,促进产品质量升级;加强产业链上下游合作,提高综合解决方案能力;充分发挥市场调节和政府引导作用,打破供应链体系壁垒;对于国内已经具备规模优势的产品,应加快关键材料的技术升级,避免同质化竞争;强化产业链供应链整体的安全稳定;积极跟进下游市场的技术动态,重视对外专利布局,做好产品更新换代的技术储备。

  专家表示,2030 年前是我国石化化工行业由大到强的发展时期,也是全行业低碳转型发展的关键时期,通过在原料、工艺过程、低碳产品、公用设施等方面的改造提升和技术突破,石化化工行业必将迎来绿色低碳、高质量发展的新局面。


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