雙碳背景下我國(guó)煤化工和石油化工的發(fā)展趨勢(shì)

摘要“雙碳”目標(biāo)是中國(guó)對(duì)全球氣候變化做出的鄭重承諾，也是對(duì)于傳統(tǒng)的煤化工、石油化工行業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重整，工藝技術(shù)創(chuàng)新的指路燈。總結(jié)討論了傳統(tǒng)煤、石油化工行業(yè)的一些不足之處，根據(jù)當(dāng)前大形勢(shì)闡述了行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)新時(shí)代能源科技革命背景下的煤、石油化工行業(yè)發(fā)展進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞：二氧化碳；碳排放；低碳；能源利用

引言在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上，中國(guó)面向世界承諾，力爭(zhēng)于在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，并努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議中，將“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”作為2021年必須抓好的八項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)之一。當(dāng)前全球氣候變暖，威脅人類(lèi)生存，有機(jī)構(gòu)測(cè)算實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)后全球升溫可能會(huì)減少0.2-0.3℃。中國(guó)作為一個(gè)“多煤、貧油、少氣”的資源結(jié)構(gòu)國(guó)家，在國(guó)產(chǎn)制造工藝日漸完善的情況下，仍是全球排名第一的碳排放國(guó)，且原油和天然氣仍然高度依賴(lài)進(jìn)口[1]。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，重塑能源體系具有重要的安全意義。在這樣的背景之下，中國(guó)提出的“雙碳”目標(biāo)對(duì)煤化工與石油化工行業(yè)造成一定沖擊，煤、油指標(biāo)受到限制，且對(duì)排放要求日愈嚴(yán)格，無(wú)論是國(guó)家政策還是對(duì)于煤、石油化工企業(yè)的自身發(fā)展而言，探尋低碳化發(fā)展的新路徑是必然的發(fā)展要求。一、煤化工行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)煤化工的發(fā)展主要包括四大類(lèi)產(chǎn)業(yè)：煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇。其主要的二氧化碳排放主要在兩個(gè)方面，一是煤炭燃燒的鍋爐燃煤排放，二是工藝過(guò)程中的碳排放。最早自工業(yè)革命開(kāi)始，能源需求量急劇增加，隨著技術(shù)的發(fā)展，能源利用率也不斷提高，同時(shí)污染問(wèn)題也隨之而來(lái)。我國(guó)作為世界上煤炭能源儲(chǔ)量最多的國(guó)家，約在世界占比40%左右[2]。但對(duì)于資源利用，不能做到效率高與污染量少的同步舉措。在科技水平不斷提高的作用下，煤化工行業(yè)裝備制造技術(shù)也不斷創(chuàng)新?，F(xiàn)有煤化工技術(shù)主要包括煤的氣化、干餾等。但煤炭的主要成分是以C為主，也包含其他的硫元素雜志等，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害污染物，如二氧化碳，苯化合物以及硫氧化物等[3]。企業(yè)為了追求產(chǎn)能，大量消耗煤炭資源，存在產(chǎn)能過(guò)剩的現(xiàn)象，大型企業(yè)的產(chǎn)量不夠，但中小型企業(yè)高產(chǎn)，但由于小型企業(yè)規(guī)模小，資金短缺，耗能高的同時(shí)也造成了高的污染排放，最終造成環(huán)境破壞。人們由此提出綠色煤化工概念，爭(zhēng)取做到低投入、低排放，高回收，通過(guò)一定的低碳技術(shù)，使高污染的能源轉(zhuǎn)化為低碳能源，同時(shí)將其中的雜質(zhì)剔除。除此之外，現(xiàn)階段在行業(yè)里普遍使用的是碳捕獲技術(shù)用來(lái)處理碳排放的問(wèn)題?；痉椒槿紵筇幚?，將原料燃燒后，使用含胺物質(zhì)處理，使CO2、清潔元素分離，可以更好的利用原料[4]。中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至“十三五”末，我國(guó)煤制油年產(chǎn)能823萬(wàn)噸、制烯烴1672萬(wàn)噸和煤制乙二醇597萬(wàn)噸。產(chǎn)能均實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。并且在產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)取得突破。由于煤炭是含碳量最高的化石能源，對(duì)煤炭資源的有效利用，可以從以下幾方面進(jìn)行：首先是產(chǎn)業(yè)組織模式的轉(zhuǎn)變，以生態(tài)可持續(xù)發(fā)展作為理論基礎(chǔ)，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)，可以借助資源優(yōu)勢(shì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。其次是進(jìn)行技術(shù)對(duì)接，可將煤化工產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)合，例如將煤液化后的產(chǎn)品作為其他產(chǎn)業(yè)原料實(shí)現(xiàn)資源的整合優(yōu)化[5]。在解決環(huán)境問(wèn)題的同時(shí)，提升社會(huì)效益，進(jìn)一步發(fā)揮化工行業(yè)優(yōu)勢(shì)。此外，煤化工企業(yè)同時(shí)要進(jìn)行合理的規(guī)劃和布局，確保區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展。根據(jù)“十四五”的發(fā)展規(guī)劃，煤炭行業(yè)在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中，仍然是能源基石地位，且作為最經(jīng)濟(jì)安全的能源，即使對(duì)煤炭實(shí)行“雙控”措施，其消費(fèi)仍然穩(wěn)步增長(zhǎng)[6]。經(jīng)歷國(guó)家政策的不斷規(guī)劃，能源企業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是必然選擇。能源結(jié)構(gòu)由“一煤獨(dú)大”向“多能互補(bǔ)”。清潔低碳、安全高效的能源體系正加快構(gòu)建?？梢猿浞掷秘S富的風(fēng)電光等可再生能源替代燃煤發(fā)電。同時(shí)不斷改進(jìn)潔凈煤氣化技術(shù)，加強(qiáng)工藝的余熱綜合利用。并且煤化工由單一燃料向原料和燃料并重轉(zhuǎn)變，將以往傳統(tǒng)技術(shù)的單純排碳向碳利用、碳封存技術(shù)轉(zhuǎn)變，促進(jìn)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。二、石油化工行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)中國(guó)一直以來(lái)積極應(yīng)對(duì)氣候變化，根據(jù)WDI數(shù)據(jù)，中國(guó)CO2排放總量與能量消耗位居世界第一，溫室氣體排放量全球第一。我國(guó)粗放型工業(yè)貢獻(xiàn)了超過(guò)80%的能源相關(guān)的碳排放。石油化工行業(yè)作為能源行業(yè)重要一員。其發(fā)展對(duì)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”的承諾具有重要的作用。石油化工行業(yè)具有能耗大、污染嚴(yán)重等特點(diǎn)，是較大的二氧化碳排放源，在生產(chǎn)中排放的CO2占全國(guó)排放總量13%左右。碳減排發(fā)展面臨著重要的戰(zhàn)略機(jī)遇與挑戰(zhàn)。當(dāng)前我國(guó)石油化工產(chǎn)品產(chǎn)能基數(shù)持續(xù)擴(kuò)大，但盈利水平有所下降，并且在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，其實(shí)際的能源利用率只有30%-40%，能源利用率低，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。在我國(guó)的石油化工行業(yè)中現(xiàn)有的加工工藝包括石油裂解、分餾、精煉等，在伴隨易燃易爆的危險(xiǎn)同時(shí)，在加工過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生大量的污染性氣體、液體等，包含多種雜環(huán)化合物、芳香烴類(lèi)等有毒及重金屬物質(zhì)以及SO2、NOx和粉塵。石化裝置燃燒的煙氣排放量約占化工行業(yè)排放總量的60%左右，并且多采用高空排放的方式，排放量大，且擴(kuò)散范圍廣。在我國(guó)的石油化工技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，技術(shù)更新緩慢并且缺乏創(chuàng)新，存在與實(shí)際需求不符的現(xiàn)狀，并且相應(yīng)的處理手段和監(jiān)管措施缺乏，導(dǎo)致石油化工技術(shù)的發(fā)展不合理，造成相關(guān)資源的浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境造成污染。在環(huán)境及能源消費(fèi)總量的雙重約束下，不斷引進(jìn)和推動(dòng)發(fā)展生物燃料并同步通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)、技術(shù)升級(jí)，節(jié)能減排效果顯著，綠色智能化的得到推行應(yīng)用，但石化工業(yè)整個(gè)行業(yè)的總能耗約6.3億噸標(biāo)煤，碳排放量約占全國(guó)排放總量的10%，其碳減排任務(wù)依然艱巨。碳中和與碳達(dá)峰目標(biāo)是一次能源革命，對(duì)于石油化工行業(yè)的生產(chǎn)影響巨大，不僅要增加清潔能源利用的比重，同時(shí)也要兼顧生產(chǎn)比重。根據(jù)現(xiàn)有的發(fā)展現(xiàn)狀，要結(jié)合低碳的理念，加強(qiáng)綠色化生產(chǎn)，提高行業(yè)發(fā)展有效性，充分彌補(bǔ)傳統(tǒng)的石油化工技術(shù)存在的短板。此外，要將綠色生產(chǎn)與傳統(tǒng)工藝有機(jī)結(jié)合，減少?gòu)U物排放，對(duì)材料靈活運(yùn)用，并積極進(jìn)行國(guó)際交流，引進(jìn)新技術(shù)，減少石化技術(shù)生產(chǎn)過(guò)程中的不足。三、總結(jié)展望隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，基本化工原料的需求量逐年增加。目前石油化工企業(yè)生產(chǎn)的烯烴類(lèi)產(chǎn)品依然大量依靠進(jìn)口。隨著煤制烯烴的成熟，將現(xiàn)代煤化工與石油化工相結(jié)合也是一條多元發(fā)展的途徑。截止到2020年，我國(guó)煤制烯烴產(chǎn)能可以達(dá)到1200萬(wàn)噸/年，可以有效減輕石油進(jìn)口的壓力。將二者融合、協(xié)調(diào)發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)能源多能互補(bǔ)，以在一定程度上實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源穩(wěn)定及產(chǎn)業(yè)多元。針對(duì)這兩項(xiàng)化工過(guò)程中“富碳缺氫”特點(diǎn)，將綠氫與工藝過(guò)程結(jié)合，通過(guò)可再生能源制氫，耦合煤氣化工藝生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)煤化工過(guò)程的碳?xì)淦胶?。有?zhuān)家認(rèn)為，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展角度來(lái)看，綠氫的應(yīng)用具有一定的潛在價(jià)值，通過(guò)綠氫與煤、石油化工產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù)，可以提高能效和碳效，有效的降低碳排放，與此同時(shí)也打破了能源行業(yè)獨(dú)立分割的局面。新能源科技革命加速興起，在我國(guó)確立的“碳達(dá)峰”、“碳中和”的能源戰(zhàn)略目標(biāo)的大背景下，煤化工、石油化工這些能源行業(yè)盡快實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，加大投入，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。面對(duì)“十四五”，應(yīng)努力開(kāi)發(fā)煤炭石油化工智能開(kāi)發(fā)，把握國(guó)際能源變化的新發(fā)展趨勢(shì)，共同推進(jìn)世界能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。重點(diǎn)注意煤、石油化工領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展中的能源損耗，摒棄傳統(tǒng)能源行業(yè)的高能耗高污染發(fā)展，更好適應(yīng)綠色消費(fèi)革命。專(zhuān)注于從技術(shù)的節(jié)能減排入手，做好排放物的治理回收措施，實(shí)現(xiàn)從碳一化學(xué)與多碳化學(xué)的轉(zhuǎn)變，并加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)、綠色化工等重點(diǎn)領(lǐng)域的發(fā)展研究，開(kāi)發(fā)出多形式的工藝技術(shù)路線(xiàn)，促進(jìn)綠色創(chuàng)新發(fā)展。

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