石化行業(yè)節(jié)能減排途徑分析

屠秉坤，陸宜航，陸海杰，姚乾秦

（浙江仁欣環(huán)科院有限責任公司，浙江 寧波 315000）

能源消耗和CO2排放密不可分，以CO2為主的大量溫室氣體排放是全球變暖的直接原因，全球變暖已成為人類有史以來面臨的最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境問題之一，引起全世界的關注。為應對環(huán)境和氣候變化的挑戰(zhàn)，許多國家達成減少CO2排放的協(xié)議，如《巴黎協(xié)定》。中國是世界上最大的溫室氣體排放國，2006 年，中國CO2年排放量達到59.55 億t，首次超過美國成為世界上最大的CO2排放國。2012 年，中國消耗的煤炭幾乎相當于世界其他地區(qū)的總和，導致中國CO2排放量激增，占全球CO2排放量的23.6%。到2014 年，中國CO2排放量（91.35 億t）是美國排放量的1.77 倍，占全球排放量的28.21%。2018年，中國與其他國家（地區(qū)）CO2排放量的對比如圖1 所示[1]。

圖1 2018 年中國與其他國家（地區(qū)）CO2 排放量的比較

本著減少CO2排放的責任和自身可持續(xù)發(fā)展的需要，2009 年，中國政府承諾到2020 年單位國內生產(chǎn)總值（GDP）碳排放量將比2005 年減少40%～45%。此后，為減少CO2排放，我國實施了一系列環(huán)保法規(guī)。2011 年，我國在7 個省市啟動了碳排放交易機制（ETS）試點政策，旨在探索并逐步建立全國性的碳排放交易市場。2015 年，中國政府提出，到2030 年左右實現(xiàn)CO2排放達峰，單位GDP碳排放量比2005 年下降60%～65%，非化石能源占一次能源的消費比重提高到20%左右。作為經(jīng)濟增長的重要引擎，工業(yè)是能源消耗和CO2排放量最大的部門，化石燃料燃燒和工業(yè)化生產(chǎn)的CO2排放量約占全球CO2排放量的80%。而石化行業(yè)作為對原油、天然氣進行開采和加工的經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一，是國家能源的生產(chǎn)大戶，也是高能耗、高碳排放行業(yè)之一，其節(jié)能減排對于實現(xiàn)2030 年減排目標、促進低碳發(fā)展十分重要。因此，本文探討了石化行業(yè)節(jié)能減排的途徑。

1 優(yōu)化煉油結構，實現(xiàn)裝置大型化

大規(guī)模、長周期和煉化一體化是實現(xiàn)石化行業(yè)節(jié)能減排的重要途徑。使用大型設備，可以使能量得到逐級利用，使裝置間的熱聯(lián)合和低溫余熱的回收與利用更合理，從而顯著提升經(jīng)濟效益。對于新建煉油廠而言，設計階段要充分考慮煉油結構布局的合理性，實現(xiàn)裝置大型化。已建煉油廠要以原有布局為基礎，進一步優(yōu)化煉油結構，以實現(xiàn)煉廠規(guī)模和煉油設備的大型化。

1.1 優(yōu)化煉油結構

可設計一體化集成裝置，優(yōu)化油品調和方案，改善相對落后的生產(chǎn)工藝，以優(yōu)化煉油結構。2008 年3月，中國石化九江分公司完成對常減壓裝置的擴能改造，提高了裝置的加工能力。根據(jù)改造后的物流特點，同年5 月，該公司提高減壓渣油、焦化汽柴油、焦化蠟油和脫瀝青油的出料溫度，停用部分空冷器，使煉油能耗降低。之后，以初步優(yōu)化方案為基礎，該公司繼續(xù)利用熱供料和熱聯(lián)合原理，對常減壓、催化、加氫和污水汽提等裝置進行深度優(yōu)化，按照改造思路，進一步降低煉油裝置的能耗[2]。陜西延長石油（集團）有限責任公司永坪煉油廠對熱供料工藝進行優(yōu)化改造，將S-Zorb 裝置原料罐區(qū)供應改造為催化裝置直接供應，將進料溫度從35 ℃提升至65 ℃左右，提高原料過濾器及換熱器的效率，減小原料加熱爐的負荷，使穩(wěn)定塔的操作平穩(wěn)率從96%提升至99%，產(chǎn)品餾出口合格率從97%提升至98.5%，減少了加熱爐的燃料氣用量和催化裝置的循環(huán)水用量[3]。

1.2 推進裝置大型化

從20 世紀60 年代開始，很多發(fā)達國家的煉油業(yè)開始逐步向規(guī)模大型化轉變，諸多大型煉油廠相繼出現(xiàn)，煉油化工一體化工廠的化工裝置也逐漸開始向大型化方向發(fā)展。裝置大型化能顯著降低企業(yè)生產(chǎn)成本。生產(chǎn)實踐表明，相比建造2 座同類型的產(chǎn)能500 萬t/a的煉油廠，建造1 座產(chǎn)能1 000 萬t/a 的煉油廠可節(jié)約20%左右的投資，勞動生產(chǎn)率提高21%左右，生產(chǎn)費用降低12%～15%。此外，裝置大型化可以促進煉油廠資源綜合利用。

2 加強新材料和節(jié)能減排技術的研發(fā)

石化行業(yè)的產(chǎn)品加工涉及多種催化反應，需要使用多種催化劑，因此開發(fā)低成本、高催化效率、綠色環(huán)保的新型催化劑對于化工行業(yè)的節(jié)能減排十分重要。科萊恩公司針對碳氧化物與氫合成甲醇的工藝，研發(fā)出新一代的甲醇合成催化劑MegaMax?800。相較其他催化劑，它具有優(yōu)良的低溫活性和選擇性，可以顯著提升碳轉化率和甲醇產(chǎn)量，并降低合成氣的消耗量。此外，該催化劑熱穩(wěn)定性和機械強度均較高，使其可在日常苛刻的生產(chǎn)條件下更長穩(wěn)地發(fā)揮催化作用。南化集團研究院研發(fā)出NC310型甲醇合成催化劑，該催化劑具有良好的活性和穩(wěn)定性，甲醇產(chǎn)量高，單耗低，副產(chǎn)蒸汽等級高，經(jīng)濟效益顯著。車延超等[4]研究了基于改性沸石催化劑Ni/ZSM-5 的甘油催化裂解制合成氣的工藝，探究了催化劑與甘油的配比、反應溫度對產(chǎn)品收率的影響。結果表明，反應溫度為500 ℃，催化劑用量為3%時，產(chǎn)率最高，合成氣收率為49.45%，氫氣選擇性為20.94%。

近年來，節(jié)能減排技術研究取得一系列創(chuàng)新型成果[5-7]。一是新型分離技術，有膜法分離、超臨界分離、磁性分離、變壓吸附分離、絡合分離、微波分離、膜法蒸餾、抽提蒸餾等。二是新型反應技術，有反應蒸餾、超臨界反應等。三是其他技術，涉及熱能回收、熱電聯(lián)產(chǎn)等。石化行業(yè)要改進蒸汽疏水閥結構，提升加熱爐熱效率，回收余熱與冷凝水。石化行業(yè)可以采用熱回收或熱電聯(lián)產(chǎn)，減少熱量消耗和用電量，有效減少溫室氣體的排放量。石化企業(yè)要優(yōu)化系統(tǒng)配置，提升系統(tǒng)能效，發(fā)掘節(jié)能潛力[8-10]。

3 加大石化行業(yè)節(jié)能減排的宣傳力度，強化激勵引導

只有節(jié)能減排理念深入人心，石化企業(yè)才能在實際工作中真正貫徹落實。因此，應加大節(jié)能減排宣傳力度，綜合運用傳統(tǒng)媒體和新媒體，及時發(fā)布節(jié)能減排資料，普及節(jié)能減排知識。石化企業(yè)可定期舉辦節(jié)能減排知識講座，使員工深刻意識到節(jié)能減排的重要性，從而規(guī)范操作行為，減少能源消耗和環(huán)境污染。同時，石化企業(yè)要鼓勵員工對節(jié)能減排措施進行研究。此外，石化企業(yè)可采用集中授課、線下考核等方式，對管理人員進行專業(yè)培訓，并設置相應的激勵機制[11-13]，提升管理層的節(jié)能減排意識，以便更好地開展節(jié)能減排工作。

4 結論

節(jié)能減排既關乎國計民生，又關乎企業(yè)生存發(fā)展，它是能源、環(huán)境和經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展的客觀要求。作為高能耗、高碳排放行業(yè)，石化行業(yè)是我國推進節(jié)能減排工作的重點領域。當前，石化企業(yè)要深入貫徹落實節(jié)能減排理念，優(yōu)化煉油結構，實現(xiàn)裝置大型化，同時加強新材料和節(jié)能減排技術的研發(fā)，加大節(jié)能減排的宣傳力度，強化激勵引導，扎實推進節(jié)能減排工作，為實現(xiàn)碳達峰碳中和貢獻力量。