煤化工企業應對碳排放的思考

O 高艷 李志光（神華包頭煤化工有限責任公司 內蒙古 014010）

煤化工企業應對碳排放的思考

O 高艷 李志光
（神華包頭煤化工有限責任公司 內蒙古 014010）

本文主要針對煤化工企業如何應對碳排放權問題進行了探索和思考，從碳排放的現狀、碳排放的組織及管理、技術發展趨勢以及應對措施等方面進行了詳細闡述，以便煤化工等企業能夠及早應對碳排放權問題，降低碳排放問題對企業造成的影響。

煤化工；碳排放；技術分析

1.引言

溫室氣體效應問題從80年代開始引起世界上各國的關注，在1990年，政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發布了第一次評估報告，對大氣中的溫室氣體問題進行了評估，受此影響，1997年相關國家締結了于2005年生效的《聯合國氣候變化框架公約的京都協定議定書》，達成了溫室氣體的減排協議。該文件對需要控制的溫室氣體進行了定義，主要有：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6），其中，二氧化碳排放是地球溫室化的重要原因。所以，目前溫室氣體的主要限排對象就是二氧化碳。此外，京都機制還建立了3個靈活減排合作機制，即國際排放貿易機制（簡稱ET）、聯合履行機制（簡稱JI）和清潔發展機制（簡稱CDM），這些機制允許發達國家通過碳交易市場完成減排任務，而發展中國家也可以獲得相關技術和資金支持。據統計，截止2015年國際上碳排放權交易量達到85億噸，交易額達到695億歐元。

2015年，我國領導在《中美元首氣候變化聯合聲明》中明確表示，將在2017年啟動全國統一性碳排放權交易市場。并承諾2020年碳排放強度(單位國內生產總值二氧化碳排放) 削減40%～45%。據相關資料報道，我國啟動碳排放權市場后，年交易量可達到30億-40億噸/年，交易額可達到80億元/年。對于煤化工企業來說，很快就要到來的強制性碳減排以及碳交易沒有引起足夠的重視。一般來說煤化工行業碳排放量較大，無論煤制甲醇、煤制油、煤制烯烴，還是煤制天然氣等，如果未來征收碳稅，將為煤化工企業帶來較重的成本負擔，有的產品甚至會失去原有的競爭力。因此，國內各類煤化工企業應該及早重視碳排放問題，積極應對國家的碳減排要求，才能在未來的市場競爭中立足。本文通過煤化工企業的碳排放計算和管理，技術發展趨勢以及今后的應對措施等方面展開論述，提出煤化工的應對碳排放權的建議。

2.煤化工行業的碳排放預測

目前，整個煤化工行業(含煉焦)的耗煤量占到了全國耗煤量的23%左右。近年來，隨著煤代油戰略的實施以及新型煤制烯烴行業的興起，新型煤化工行業將會成為未來的耗煤大戶，一套年產60萬噸烯烴的CTO(煤制烯烴)項目的年耗煤量約為330萬噸左右，一套年產50萬噸丙烯的CTP(煤制烯烴)項目的年耗煤量約為310萬噸左右，一套年產100萬噸煤制油品(直接或間接)項目年耗煤量約為450萬噸左右，一套年產40億標立天然氣項目的年耗煤量達到1300萬噸左右，據不完全統計，全國各地已投產和規劃在建的煤經甲醇制烯烴(含煤經甲醇制丙烯)項目達到46個，產能預計多達2708萬噸；煤液化制油(含直接和間接液化)12個，產能達到2670萬噸，煤制天然氣1848．05億標立，按照此計算，在未來，我國煤化工產業年耗煤量將達到8．6億噸，是目前的20倍左右，相應的溫室氣體二氧化碳排放量將達到約14．26億噸，占到目前我國二氧化碳排放量的14．7%，成為我國二氧化碳排放的行業大戶，必將成為政府監管和減排重點。

3.碳排放的計算與管理

截止2015年，國家發展和改革委員會并未針對煤化工企業(除煤制甲醇外)制定溫室氣體排放與報告指南，也就是說，國家暫未將煤化工企業列入到2017年的碳排放交易市場中，但根據上文提及的煤化工企業碳排放測算數據，煤化工企業二氧化碳排放量也很大，國家很快會將煤化工企業列入到碳排放交易市場中。為了能夠在將來的碳排放中避免對企業效益造成巨大沖擊，應該積極主動參與碳排放的相關標準制定中，獲得更有利于企業競爭的碳排放初始分配權。按照學術界目前定義的碳排放初始分配權的分配方法有：基于“祖父法則”分配原則是基于“基準法則”的分配原則，煤化工企業應該根據自生情況，摸清企業、項目、產品的碳排放情況，借助碳排查和碳足跡準確掌握自身排放量,對行業的碳排放初始分配權方法提出合理建議。

此外，企業應該摸清自身的碳資產，有效應對將來的碳排放約束。下表列出一些典型的煤化工行業碳排放數據：

項目 煤制烯烴煤間接制油煤直接制油煤制芳烴煤制天然氣煤制乙二醇噸二氧化碳/噸產品11.1 6.1 5.8 12(預測) 4.8 8(估算)

據了解，目前石腦油裂解制烯烴的單位產品二氧化碳排放約為1．65噸二氧化碳/噸產品，而煉油行業更低，噸油品的二氧化碳排放量不到0．5噸二氧化碳/噸產品左右，大大低于煤化工產品的二氧化碳排放強度。

在碳排放管理中，煤化工企業應該順應世界的發展趨勢，可以成立專門的碳排放管理機構或在公司管理者層面成立碳資產管理委員會。結合公司的發展戰略和經營環境，在評估風險的基礎上制定公司碳管理的總體策略和方向；訂立碳排放的管理策略和制度，指導自身或下屬企業管理碳核算、盤查、交易、履約；進行碳資產的開發和利用等事務。在人才管理方面，應邀請專家針對高層管理人員以及基層技術人員進行有針對性的培訓，培養一批了解碳市場相關政策、掌握碳市場交易規則、能熟練使用碳資產管理相關工具的專門性人才。

4.緊跟技術前沿，探索減排新途徑

隨著各國對溫室氣體排放的重視，各種各樣的溫室氣體替代技術以及二氧化碳綜合利用技術都在蓬勃發展中，簡單分類來說，目前二氧化碳的綜合利用技術可以分為3大類，第一類為二氧化碳的捕集及直接利用；第二類為將二氧化碳作為化工原料；第三類為利用生物技術將二氧化碳進行資源化轉化。下面幾類二氧化碳綜合利用技術做簡單介紹：

(1)二氧化碳的捕集及直接利用

二氧化碳的捕集技術是指用物理或化學的方法，將各類混合氣體中的二氧化碳進行富集的技術，如常用的化學吸收、物理吸附等，也可根據氣體組成不同選擇膜分離、低溫分離以及電化學分離技術等，其技術最早應用于煉油、化工等行業，目前在火力發電廠也進行了較多試驗應用。

捕集后的二氧化碳第一種利用方式通過地質封存和海洋封存兩種方式存于地下，通過利用現有油氣田封存CO2被認為是未來的主流方向，這項技術被稱為CO2強化采油技術，即將CO2注入油氣層起到驅油作用，既可以提高采收率，又實現了碳封存，兼顧了經濟效益和減排效果。這項技術起步較早，最近10年發展很快，實際應用效果得到了肯定，也是中國優先發展的技術方向。此外，隨著頁巖氣生產規模的擴大，利用二氧化碳對地下頁巖氣層壓裂技術開采頁巖氣也有了新的突破。目前，國內和國際上都針對二氧化碳的捕集及封存（簡稱CCS）進行了工業化示范，其中2010年神華集團利用煤直接液化項目，開展了首個10萬噸/年的CCS（鹽水層封存）實驗裝置的示范裝置，據悉目前已完成了30萬噸二氧化碳注入的總目標。國際上，如挪威Sleipner項目、德國黑泵電廠項目也針對CCS開展了工業化示范。

第二種方式是將二氧化碳捕集后，進行再提純直接用于焊接保護氣或是生產干冰。據悉，中國華能集團在華能北京高碑店熱電廠進行碳捕集改造，設計CO2回收率大于85%，年回收CO2能力為3000噸。于2008年7月16日正式投產。華能上海石洞口第二電廠在其二期新建的兩臺66萬千瓦的超超臨界機組上安裝碳捕集裝置，設計年運行時間為8000小時，年生產食品級二氧化碳10萬噸，已于2009年12月30日投入運營。中國電力投資集團公司重慶合川雙槐電廠在一期兩臺30萬千瓦的機組上建造碳捕集裝置，年生產工業級二氧化碳1萬噸，該碳捕集項目于2010年1月20日投入運營。第二種利用方式在經濟性上較好，還能夠產生效益，但缺點也很明顯，主要是市場容量太小。以上海為例，據估算上海市一年純二氧化碳的需求量在15-18萬噸之間，用戶主要集中在焊接和干冰兩方面，其中，焊接用二氧化碳年消耗量約為8萬噸，占45%，制造干冰用二氧化碳年消耗量約為6萬噸占35%，其余用于碳酸飲料、啤酒、冷凍、卷煙以及糧食包裝儲運的二氧化碳年消耗量共約4萬噸，占20%，以此為基礎推測，全國純二氧化碳的市場規模在1200萬噸左右。而一個300MW火力發電廠的二氧化碳排放量就達到230萬噸以上，5個300MW機組的二氧化碳排放量就能滿足全國的需求，顯然靠此解決二氧化碳排放問題不具備全國推廣的意義。

(2)以二氧化碳為基礎原料，生產化工品

目前以二氧化碳為基礎原料，主要三個大的用途方向，一是純堿、輕質碳酸鹽、化肥以及脂肪酸和水楊酸及其衍生物制造，目前已有成熟的工藝。二是通過氫還原成甲烷、低鏈烯烴、甲醇、甲醛、甲酸等。三是與不飽和烴、胺類、環氧化合物及其它化合物發生二元、三元共聚反應，生成交聯、接枝、嵌段等高分子聚合物，如聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚脲等。

第一種用途主要是利用二氧化碳生成碳酸制取碳酸鹽類化合物，但目前大多數碳酸鹽產品存在過剩情況，經濟效益差。在二氧化碳加氫還原方面，我國科研人員在利用二氧化碳加氫制取二甲醚、乙烯和丙烯方面做了大量研究，已經有不少實驗結論，但目前國內沒有工業化的示范裝置，據了解，日本三井化學已成功開發的100噸/年二氧化碳（CO2）制甲醇中試裝置，通過加氫反應制備甲醇，選擇性超過了99%，目前主要問題是催化劑的催化效率和氫來源的解決是關鍵問題所在。第三種用于生產高分子聚合物方面，我國開展了實質性工作，2009年，中國科學院長春應用化學研究所在內蒙古建成世界首條、也是規模最大的3000噸/年可降解塑料（PPC）生產線，二氧化碳在PPC中的利用比率達到了42%，但是由于成本高。市場需求小等問題，目前還不適合于大規模應用。

(3)二氧化碳的生物綜合利用

二氧化碳的生物綜合利用是未來發展的主要方向之一，目前各國均在此方面進行了大量研究。據報道，以色列的錫姆生物公司開發出利用發電廠排放的二氧化碳養殖海藻，進而從中制取生物燃料。之前認為發電廠的二氧化碳不能用來養殖海藻，因為其中含有大量污染物質。該公司成功實現了技術突破，在減少工業污染的同時制造出新型綠色能源，此外，使用二氧化碳可以將海藻的養殖成本降低約1/2。中國也在此方面開展了相關試驗工作，2012年7月，中國石化集團在石家莊煉化公司開展了“微藻養殖示范裝置”，利用微藻通過生物固定煉油過程中產生的二氧化碳，可以實現減排，可以為煉廠減排二氧化碳20%以上，固碳能力相當于森林的10-50倍，并為微藻生物柴油的開發奠定了基礎。

美國哈佛大學的研究小組開發出一種人工仿生葉，能夠利用太陽能電池板所提供的電力，把水分解為氫氣和氧氣，而系統內的微生物以氫為食，能把空氣中的二氧化碳轉化為生物燃料。據稱該裝置能“吃”進二氧化碳產出生物乙醇，效率比自然光合作用高出10倍。如果得以推廣，將能在一定程度上緩解全球變暖和能源短缺問題。

另外，以二氧化碳為碳源，利用真養產堿桿菌，可生產生物降解塑料聚羥基丁酸酯(PHB)，也可生產單細胞蛋白、乙酸等產品。

5.緊跟國際趨勢，開發碳金融產品，助力自身發展

據專家預測，未來我國碳市場的交易量將在30億-40億噸/年，現貨交易額最高有望達到80億元/年，實現碳期貨交易后，全國碳市場規模最高或將高達4000億元，成為我國僅次于證券交易、國債之外第三大的大宗商品交易市場。如何利用期貨和現貨交易市場，降低企業的碳交易成本，也是今后需要重要考慮的內容。

如果是集團型的企業，也可以先行在集團內部形成碳交易市場，可有效降低整個集團的費用，楊麗等在《企業集團內部碳排放權交易規則設計研究》一文中對此進行了深入的探討和研究。

為了避免碳資產出現閑置，企業還可以開發碳金融產品（基于企業交易的碳排放權的會計確認與計量理論與實務研究），主要的碳金融產品有碳債券、碳資產委托管理、碳配額的抵押、回購、托管等工具，企業不僅可以將碳配額抵押給銀行等金融機構，從而獲得資金用于投資，待到約定的時間后企業償還資可以獲取資金，大大提升自身市場競爭力。還可盤活碳資產，解決資金短缺，避免違約風險。碳金融產品的推出可以給碳市場的參與主體尤其是控排單位提供多樣化的碳資產金融管理方式，吸引更多的碳配額進入市場，提高碳市場的流動性和活躍度。

此外，有實力的企業還可以參加以項目為基礎的交易市場，即清潔發展機制（CDM）交易體系。目前我國批準的CDM項目已接近4000個，項目數量和年減排量居世界第一，企業可以根據自生的經濟和科技實力，適時介入CDM項目中，但是我國發展的CDM也面臨不少問題：主要是議價能力差，碳價格遠遠低于其它歐盟國家；《京都議定書》中規定的第二個發展階段（2013年-2020年）也即將到期，未來前景不明等情況。也要提前考慮風險。

6.結論

隨著人們環保意識的增強，越來越多的人們選擇低碳的生活方式，低碳產品也成為了公眾的消費選擇，目前，歐盟等發達國家在逐步擴展低碳產品的認證范圍和貿易壁壘，企業要積極探索低碳的管理機制，采取低碳運營方式，搶占低碳經濟發展先機，力爭成為低碳經濟時代的領跑者。

煤化工企業實行低碳管理是企業長久發展的根本路徑之一，是實現可持續發展，贏得消費者與投資者信賴、履行社會責任的重要舉措和環節，同時也是進行國際化經營必須面對的挑戰。

[1]武娟妮.張岳玲等.新型煤化工的生命周期碳排放趨勢分析[J].中國工程科學.2015,(9):69-74.

[2]劉明明.論碳排放權交易制度的核心要素[J].企業經濟,2012,(8): 79-80.

Thingking of Carbon Emission by Coal Chemical Industry Enterpr

Gao Yan, Li Zhiguang
(Shenhua Baotou coal chemical co ., LTD, Inner Mongolia, 014010)

In this paper, it takes exploration and consideration about how the coal chemical industry enterprise face the matter of carbon emission rights, besides, it takes detail exposition of the present situation,organization and management,technology development trend and solutions for carbon emissions，so that the coal chemical industry enterprise are able to deal with carbon emissions right problem as early as possible and derease the infl uence of carbon emissions problems on enterprise .

coal chemical industry；carbon emission；technological analysis

T

A

高艷（1982～），女，神華包頭煤化工有限責任公司，研究方向：聚烯烴的生產和工藝研究。