煉廠降低碳排放量的可能途徑探究

代玉戈

摘要：石油加工過程的二氧化碳排放強度較高，在中國政府碳達峰、碳中和的政策背景下，煉油行業(yè)面臨提供低碳高效綠色燃料產(chǎn)品以及全面降低加工過程中碳排放量的巨大壓力。煉廠減少碳排放最有效的措施是降低加工過程中的燃料消耗，用清潔能源代替現(xiàn)有熱源等。本文結(jié)合油田新能源業(yè)務(wù)發(fā)展的目標，分析了幾點煉化總廠減少碳排放量最便捷的有效途徑，為煉廠發(fā)展建言獻策。

關(guān)鍵詞：碳排放、減排途徑、煉油行業(yè)、新能源

一、煉廠面臨的減排壓力和機遇

氣候變化是人類面臨的全球性問題，隨著各國二氧化碳排放，溫室氣體猛增，對生命系統(tǒng)形成威脅。在這一背景下，世界各國以全球協(xié)約的方式減排溫室氣體，我國由此提出2030年碳達峰和2060年碳中和的目標。今年兩會上，碳達峰、碳中和被首次寫入政府工作報告，我國承諾2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達到峰值之后逐步降低。

煉廠是能源行業(yè)的碳排放大戶，石油加工過程技術(shù)復(fù)雜，需要高溫、高壓，本身消耗大量能源，二氧化碳排放強度較高。煉油行業(yè)既為社會提供化石能源，又是溫室氣體排放的重要行業(yè)。2019年，中國石油煉油行業(yè)因加工原油而排放二氧化碳約1.7億噸，占總排放量的1.65%。我國煉油行業(yè)面臨提供低碳高效綠色燃料產(chǎn)品以及全面降低加工過程中碳排放量的巨大壓力。煉廠減少碳排放最有效的措施是降低加工過程中的燃料消耗，用清潔能源代替現(xiàn)有熱源等。同時，考慮到玉門油田所在地具有豐富的風(fēng)光資源，并且擁有完善的供配電網(wǎng)絡(luò)，目前已建成的第一座分布式光伏電站，年可發(fā)電170萬千瓦時，今后還將有更大的發(fā)電潛力。因此，用清潔的“綠電”代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石燃料的消耗，提高電氣化率，不僅是玉門油田煉化總廠減少碳排放最便捷的有效途徑，還能借此提升設(shè)備儀表的自動化率。

二、減少碳排放的有效措施

首先探討如何降低加工過程中的燃料消耗，以作者所在的250萬噸/年常減壓蒸餾裝置為例。常減壓作為煉廠的龍頭裝置，也是全廠瓦斯消耗的大戶，兩具加熱爐熱負荷分別為23MW（常壓爐）和11MW（減壓爐），目前全部由廠供瓦斯燃燒供熱，總瓦斯消耗量平均為3200Nm3/h，經(jīng)過長期的改造和優(yōu)化，加熱爐的熱效率已達到93%上下，繼續(xù)提升的空間不大。若以電磁加熱器替代現(xiàn)有燃氣火嘴，可以充分利用油田光伏電站產(chǎn)生的電能，大幅降低由瓦斯燃燒造成的碳排放，同時富裕出的瓦斯經(jīng)過氣體分離可為我廠“減油增化”提供原料，或外輸東鎮(zhèn)用氫企業(yè)提高我廠利潤。通過查閱最近兩年高壓瓦斯化驗分析結(jié)果，主要組分如下表1，其中的氫氣、乙烯、丙烯經(jīng)過分離，可作為高附加值化工產(chǎn)品的原料，總體積含量占瓦斯組分一半以上。

目前，玉門油田已在采油作業(yè)區(qū)接轉(zhuǎn)站通過電磁加熱器替代燃氣加熱爐，優(yōu)選“綠電”獲取方案，提高電氣化率，減少化石燃料消耗，以此降低碳排放量。通過與技術(shù)人員溝通，作者了解到電磁加熱器的加熱主體為棒式往復(fù)式管狀結(jié)構(gòu)，由鐵磁性熱載棒體和鋼套管與高強度法蘭組合焊接加工而成，根據(jù)管網(wǎng)中來液量及預(yù)設(shè)的上下限控制溫度，自動控制加熱器工作狀態(tài)。相較傳統(tǒng)的燃氣型火嘴，電磁加熱器具有溫度控制更加精確、調(diào)節(jié)過程快速、無加熱爐閃爆和人員氣體中毒風(fēng)險等優(yōu)點。一經(jīng)采用不僅提高了電氣化率，大幅降低碳排放量;還可降低崗位工作量，提高裝置的本質(zhì)安全。

接下來探討如何用清潔能源代替現(xiàn)有熱源。常減壓車間目前使用廠供1.0Mpa蒸汽，一部分蒸汽由總廠向水電廠外采，外采蒸汽是利用煤炭燃燒發(fā)熱產(chǎn)生的，僅常減壓車間每年的蒸汽消耗量就有約20000噸。減少蒸汽用量就減少了碳排放量。蒸汽主要有兩種用途：一是在冬季為部分管線伴熱，防止管線凍凝;二是作為蒸汽噴射器的驅(qū)動蒸汽，在減壓塔頂部獲得真空。冬季管線伴熱可以通過改造，在管線外部纏繞發(fā)熱電阻絲，通電發(fā)熱來為管線伴熱，這樣還可以根據(jù)環(huán)境溫度，靈活控制發(fā)熱量來節(jié)省電量。雖然前期投資較大，但一經(jīng)改造，后續(xù)可為煉廠節(jié)省許多外采蒸汽成本，使用光伏發(fā)電產(chǎn)生的“綠電”，即可達到減少碳排放的目的。

常減壓車間的減壓塔頂部，設(shè)有三級抽真空系統(tǒng)，減頂油氣經(jīng)過減頂增壓器和增壓器冷凝器、減頂一級抽空器及一級抽空器冷凝器，減頂氣到機械真空泵抽真空。若全部改為電動機械真空泵，可完全代替目前的動力蒸汽，能更精確地調(diào)節(jié)至所需真空度，提高電氣化率的同時還能減少塔頂含硫污水的產(chǎn)生量。根據(jù)查詢到目前已經(jīng)成熟可用的技術(shù)以及其他煉廠的經(jīng)驗，現(xiàn)列出將蒸汽伴熱改為電伴熱、蒸汽抽真空系統(tǒng)改為全部用電動機械真空泵的可行性分析，如下表2.

三、總結(jié)

煉廠的碳排放總量和強度與原油性質(zhì)、流程配置、產(chǎn)能規(guī)模、管理水平密切相關(guān)。我廠著眼于長遠可持續(xù)發(fā)展，需要建立以碳減排為導(dǎo)向的內(nèi)外配套政策以及科學(xué)合理的業(yè)績考核體系，助推玉門油田的節(jié)能減排目標。以上措施以常減壓車間為例，作者從個人參加油田舉辦的《新能源與煉化業(yè)務(wù)融合發(fā)展技術(shù)研討培訓(xùn)班》后的分析思考出發(fā)，結(jié)合能查到的文獻資料，并與油田采油單位技術(shù)人員討論學(xué)習(xí)后寫下以上減排措施的探究，部分觀點難免出現(xiàn)瑕疵紕漏，還請指正。