據統計,我國化工行業能源消費量達4.2億t/a標煤,約占到全國消費總量的8.4%;化工行業二氧化碳排放量達到11億t/a左右,約占全國排放總量的10%。氮肥、甲醇行業又是化工行業中的重點排放大戶,73.7%的合成氨、77.3%的甲醇產能是以煤炭為原料生產的。生產1 t合成氨,煤頭二氧化碳排放約為4.2 t、天然氣頭約為2.04 t;生產1 t甲醇,煤頭二氧化碳排放約為3.1 t、天然氣頭約為0.58 t。2020年合成氨、甲醇行業二氧化碳總的排放量分別為2.19億t和1.96億t,占化工行業排放總量的19.9%和17.8%,二者合計二氧化碳排放量占到化工行業排放總量的38%左右。氮肥、甲醇行業碳減排壓力巨大,將迎來新一輪的“供給側改革”。
另外,氧化亞氮是硝酸、己二酸生產過程中產生的一種非二氧化碳溫室氣體,具有較高的溫室氣體全球變暖潛能值(GWP)和破壞臭氧層的作用,與二氧化碳相比,其GWP為298。我國是硝酸生產大國,硝酸年產量1 320萬t,年排放氧化亞氮總量10萬t,折合二氧化碳排放當量約3 000萬t。當然,目前國內對氧化亞氮排放沒有相關法規限制,氧化亞氮尾氣未經催化減排處理直接排放大氣環境中。
以煤為主的原料結構短期難以改變,決定了氮肥、甲醇行業實現碳達峰第一優選路徑是提高能源利用效率。如果我國合成氨企業平均綜合能耗能從目前的1 273 kg標煤/t氨下降到先進水平1 150 kg標煤/t氨,每年可少用730萬t標煤、減排1 940萬t二氧化碳,占2020年碳排放總量的8%左右。節能提效主要依靠先進節能技術的開發和應用,包括煤炭高效利用、余熱余壓綜合利用、大型機組節能改造、蒸汽系統優化改造、用能設備更新改造等。以天然氣、焦爐氣為原料的氮肥和甲醇企業,雖然碳減排壓力相對較小,但是也不是沒有,仍然要以節能減排為核心,提高能源利用率,將碳減排的工作做得更好。
做好二氧化碳資源化利用,將二氧化碳轉化為化學品實現碳回收利用,是末端降低碳排放的重要手段。尿素、甲醇就是利用二氧化碳的傳統化工產品,噸尿素消耗二氧化碳0.75 t,噸甲醇進入產品折算消耗二氧化碳1.375 t,每年尿素和甲醇生產消耗二氧化碳超過4 200萬t和9 900萬t。此外,隨著新技術的開發,二氧化碳制化學品的新技術還會不斷涌現,如二氧化碳加氫氣制甲醇、二氧化碳生產碳酸酯、二氧化碳生產生物基化學品、二氧化碳生產可降解塑料等。
隨著“雙碳”的任務的廣泛落實,今后氮肥和甲醇高碳排放行業的產能擴張將極度受限,未來新增項目審核難度也將大幅增加,部分產能不僅要通過減量置換方式建設,還需要購買碳排放指標,增加了項目建設成本。在嚴格的碳排放標準規定之下,煤化工行業成本會出現一定提升,落后產能的淘汰或將加速。