“十四五”煉化行業碳減排路徑

文／柯曉明 乞孟迪

技術創新尤其是能源結構調整、系統優化，成為實現“雙碳”目標的關鍵。

●“雙碳”目標下，煉化行業需提高碳減排認識。供圖/鎮海煉化

“十四五”期間，中國煉化行業面臨的主要挑戰是在碳排放達峰、碳中和的“雙碳”目標下，石油需求漸進峰值，產品結構變化顯著，化工原料需求增長快于成品油，而煉化行業產能投資建設熱情不減。

今后，為適應“雙循環”發展格局的要求，煉化行業將加快供給側結構調整，深化區域價值鏈融合，利潤變化將促進“油轉化工”的變革。技術創新尤其是能源結構調整、系統優化、“綠氫”和“綠電”化學等，將成為煉化行業實現“雙碳”目標的關鍵。

市場環境面臨新挑戰

近年來，中國煉油化工行業在規模實力、結構調整、質量升級、體制改革等方面取得了長足的進步。但與高質量發展的要求相比，我國在實現“石化強國”的路上，煉化行業還存在著許多問題，需要在發展過程中解決。例如，產能過剩的問題、原油對外依存度過高的問題、高端產品自給率偏低的問題、安全環保的問題等。

“雙碳”目標倒逼石油消費提前達峰。實現“雙碳”目標，重點在于能源結構的快速調整和節能降耗的力度加大。石油作為一個主要的化石能源品種，未來消費增長勢必受到限制。2013年，中國石化集團經濟技術研究院在“中國石油消費峰值研究”中推斷，中國的石油需求將在2027年前后達峰。如果全社會加大調整力度，估計達峰時間還會提前。

石油產品消費結構會發生變化。石油產品消費結構發生變化，主要體現在不同產品需求達峰的時間點并不相同。其中，柴油消費已經進入平臺期，并有緩步下降趨勢，主要是因為中國進入工業化后期，鋼鐵、煤炭、水泥等大宗商品需求達峰，與之相關的公路運輸量下降。預計，汽油消費很快會出現同樣情況，雖然汽油車保有量仍然在增長，但“十四五”期間新能源汽車的替代在加快。

煉化投資熱點仍然在中國加劇市場競爭的壓力。從目前公開的企業規劃資料看，“十四五”期間仍然是煉油和化工產能建設的投資高峰期。到2025年，中國煉油加工規模將接近10億噸/年，乙烯裝置產能將超過6300萬噸/年，均躍居全球第一。從區域市場來看，成品油傳統過剩地區遼寧省和山東省，由于加大結構調整，資源富余壓力略有緩解；浙江省和廣東省將出現大量過剩，2025年沿海地區成品油出口量將達6500萬噸以上。

技術突破是關鍵

煉化行業加工過程的二氧化碳排放占全國總量的5%左右，受到社會極大關注，主要原因是中國石油對外依存度高，下游交通領域排放量大，廢舊塑料污染嚴重。要實現“雙碳”目標，煉化行業必須提高對碳減排的認識，加強節能降耗和能源結構快速調整，積極推進技術創新。

除此之外，要實現煉化行業的“雙碳”目標，政策引導非常重要。政府既要引導企業生產滿足國內需求，也要限制和淘汰落后產能；將能耗和環保評價標準與稅費征收相結合，通過市場化手段倒逼低效產能退出市場，推動新舊動能轉換；對于不同區域，采取碳排放指標定量控制，倒逼企業利用園區特點進行統籌，調整產業和產品結構，開啟低碳發展的新模式。

要實現“雙碳”目標，煉化行業的節能降耗和能源結構快速調整同樣重要，特別是2030年前。在所有路徑措施中，技術創新顯得尤為重要。與“十三五”相比，我國“十四五”煉化行業技術創新的內容和方向將發生較大變化，即由規模化、清潔化技術轉向“油轉化工”與節能減排技術，具體包括如下技術。

能源系統的優化技術。包括總體用能改進（物流優化＋能源結構優化）、工藝裝置優化、裝置間熱集成、低溫熱綜合利用和公用工程系統優化5個相互關聯過程的實施，為煉化企業節能減排奠定基礎。

低碳燃料和原料的替代技術。一是穩妥推進行業“煤改氣”“煤改電”，減少工業用電中煤電的比重，控制化石能源的消費量，降低碳排放強度；二是制氫路線清潔化的技術，目前煉化行業制氫主要是以煤炭等化石能源為主的“灰氫”技術，今后要開發以化石能源制氫＋二氧化碳捕集與封存（CCS）脫碳的“藍氫”技術，以及非化石能源發電制“綠氫”的技術，逐步提高自發“綠電”比例。

高選擇性、低能耗的加工技術。煉化催化劑改進和工藝優化，是降低裝置能耗的重要途徑。例如，應用原油直接制烯烴技術，“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）收率可達37%～44%，節省了煉油中間步驟，既實現“油轉化工”，也降低了過程能耗；丙烷脫氫技術能耗較高，但是利用丙烷催化氧化脫氫技術，開發非鉑貴金屬高效催化劑，選擇性高，可達到低排放的目的。

生物燃料生產技術。本質上是一種二氧化碳循環利用技術，由于減少石油的使用，從而達到碳減排的目的。發展以非糧作物為原料的醇類燃料生產技術，逐步解決原料加工、定向轉化和生產成本等問題。擴大生物柴油裝置的原料來源，開發先進的低成本、短流程、高收率生產工藝。生物航空煤油生產技術的原料來源于不同類型的動植物油脂，優選具有高脫金屬能力和容金屬能力的催化劑，通過加氫轉化可獲得航空煤油等燃料。

塑料綠色循環利用技術。提高一次性塑料機械回收和單體回收的比例，通過熱解技術增加回用料塑料，減少原生料的消耗，即可減少化工原料的需求，從而降低碳排放。利用二氧化碳生產可降解塑料也是一種碳循環利用的技術，部分降低原生料的需求。例如，通過植物的光合作用，將二氧化碳和水轉化為乳酸，再通過直接或間接縮聚生產聚乳酸（PLA）可降解塑料。

“綠電”的化學反應技術。例如，電加熱蒸汽裂解技術，碳氫化合物分解成烯烴和芳烴需要消耗大量的能量，相關反應需要在850℃時才會發生。目前，業內主要是通過燃燒化石燃料來完成升溫，通過電力驅動加熱過程可切實減少二氧化碳排放。使用可再生電力時，這項具有顛覆性的技術有望實現高達90%的減排比例。

二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術。捕集石油化工生產過程中排放的二氧化碳，依托上游油氣田進行封存，助力煉化行業實現凈零碳排放。開發化學法二氧化碳資源化利用技術，通過二氧化碳催化轉化等技術路線合成化學品或燃料；開發生物法二氧化碳資源化利用技術，通過生物發酵技術生產生物燃料或化學品。