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吴昊:创新绿色技术 实现“创效”与“低碳”兼得

发表时间: 2024-07-02 10:19:03

作者: 炼化及石化下游产业网

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专家介绍

吴昊,中国石油学会碳中和专业委员会秘书长,石科院技术支持与服务中心(石油化工低碳经济研究中心)主任、技术市场部副经理 ,主要从事石油化工低碳经济、炼油总流程、炼油模型、加氢技术、煤基液体燃料技术开发与管理工作。

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石化行业产品覆盖面广、产业关联度高,是支撑国民经济发展的基础性产业。同时,石化行业用能集中度也较高,是我国工业部门中高耗能、高排放行业之一,年碳排放量占全国总排放量的4%~5%。

石化行业的碳排放来源主要包括化石燃料的直接燃烧、工业过程的排放、企业购入电力和热力造成的间接排放及供应链排放,其中以化石燃料及工业过程相关排放为主,占比近八成。

我国石化行业早在“十三五”期间就开启了以规模化和炼化一体化为主要方向的产业升级,但炼油规模扩大和乙烯产能增长等因素导致石化行业能源消费总量呈现上升态势。

国家发展改革委等部门发布的《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平(2021年版)》中指出,截至2020年底,我国炼油行业能效优于标杆水平的产能约占25%,能效低于基准水平的产能约占20%。同时,石化行业规模化水平差异较大,先进产能与落后产能并存,用能主要存在中小装置规模占比较大、加热炉热效率偏低、能量系统优化不足、耗电设备能耗偏大等问题,节能降碳改造升级潜力较大。

2021年10月,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,明确要求将碳达峰贯穿于经济社会发展全过程和各方面,重点实施“碳达峰十大行动”。

2021年11月,工业和信息化部印发《“十四五”工业绿色发展规划》,明确提出要推动传统行业绿色低碳发展,加快石化化工、钢铁、有色金属、建材等行业实施绿色化升级改造,推动重化工业减量化、集约化、绿色化发展。到2025年,乙烯等重点产品单位能耗要达到世界先进水平,石化行业资源利用水平明显提高,助力推进完善绿色制造体系。

2022年2月,国家发展改革委、工业和信息化部、生态环境部、国家能源局联合发布《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022年版)》,提出要推动炼油行业节能降碳改造升级,达到7.5千克标准油/(吨·能量因数)炼油能效标杆水平。到2025年,炼油领域能效标杆水平以上产能占比要达到30%,行业节能降碳效果显著,绿色低碳发展能力大幅提升。对能效水平在基准值以下,且无法通过改造升级达到基准值以上的炼油产能,要按照等量或减量置换的要求,通过上优汰劣、上大压小等方式加快退出。

目前,我国石化行业低碳发展面临技术突破和技术应用双重挑战。首先,高碳排放生产环节缺少显著降碳技术手段,虽然开展了各类CCUS(碳捕集、利用与封存)和BECCUS(生物质利用+CCUS)技术示范项目,但技术经济性尚需进一步提升,规模化应用仍有差距;绿氢、绿电大规模应用技术时机仍不成熟。其次,受复杂流程工业体系制约,低碳单元技术需要在总流程优化的基础上才能体现最大低碳价值,新技术与现有流程耦合难度增大;石化行业数字化进程相较其他行业起步较晚,多能耦合的智慧低碳能源系统在石化行业尚未应用。

“双碳”目标归根结底还是要通过低碳技术来实现,以创新驱动实现低碳发展。以石科院开发的废塑料化学回收技术为例,每吨废塑料化学循环可以顶替2吨左右的石油加工,与石油加工路线相比,单位产值碳排放量可降低50%,在实现废物利用的同时,不仅节约了石油资源,而且大幅降低了碳排放强度,能收到“一箭三雕”的效果。再以石科院开发的催化裂解多产低碳烯烃为例,与传统的蒸汽裂解生产烯烃相比,在全炼厂总流程情境下,炼厂碳排放最高可减少30%以上。这些技术创新均实现了“创效”与“低碳”的同向发展,石化行业需要更多类似的低碳技术和低碳工艺,以科技创新为石化行业高质量低碳发展提效赋能。

短期来看,石化行业应在管理能力提升、能源资源高效利用、工艺优化、智能化提升的融合发展等方向发力:通过换热网络集成优化、蒸汽动力系统优化、低温余热高效利用、氢气资源高效利用、组分炼油等技术实现能源资源高效利用降碳;通过原油催化裂解生产化工原料、低生焦催化裂化、低能耗柴油液相加氢、低碳强度生产化工原料的加氢裂化等技术实现典型炼油工艺过程降碳;通过环己酮肟气相重排制备己内酰胺、浆态床双氧水等先进技术实现典型化工工艺过程降碳;通过分离系统智能优化、反应装置模拟优化等技术,以及碳排放数据统计与核算、碳资产管理工具等手段提升自身碳资产管理水平,实现智能化降碳。

长期来看,石化行业不仅需要结合自身发展趋势,而且要结合其他行业的发展趋势制定降碳减排路径。比如在石化行业碳减排过程中,需要考虑交通运输行业的发展趋势,制定低碳燃料路线;考虑加工制造业的行业发展,将石化行业低碳工作结合材料需求变化整体开展。从排放来源角度,石化行业可以通过能效提升及工艺改进、使用替代原材料等方式减少直接排放,通过使用绿色电力减少间接排放,通过构建循环经济、开发生产绿色低碳产品、优化运输和储存等方式减少产品价值链排放,同时利用CCUS、使用碳抵消机制等减少全生命周期碳排放,加快实现碳中和。

从经济性角度,现在行业的普遍规律是减碳技术实施成本最低,甚至可以在减碳的同时获取较好的经济效益;零碳技术成本居中;负碳技术成本最高,有些负碳技术的实施对于企业来讲还是负收益。因此石化行业应在减碳技术方面主动作为,着力提升减排降碳技术的经济性。



来源:石油石化碳中和