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文檔簡(jiǎn)介
25/29石化行業(yè)超低排放關(guān)鍵技術(shù)研究第一部分石化生產(chǎn)流程超低排放技術(shù) 2第二部分尾氣凈化與資源化利用 5第三部分碳捕集與轉(zhuǎn)化 10第四部分耦合低碳能源 12第五部分智能過(guò)程優(yōu)化與控制 15第六部分生產(chǎn)原料低碳替代 19第七部分全生命周期碳足跡評(píng)估 23第八部分行業(yè)政策與標(biāo)準(zhǔn)研究 25
第一部分石化生產(chǎn)流程超低排放技術(shù)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)石化生產(chǎn)流程優(yōu)化
1.采用先進(jìn)控制技術(shù),如模型預(yù)測(cè)控制、優(yōu)化控制算法,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化,減少工藝波動(dòng),降低能耗和排放。
2.推廣分布式控制系統(tǒng)(DCS),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的集中管理和信息共享,提升生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性,減少異常情況下的污染物排放。
3.優(yōu)化反應(yīng)條件,如溫度、壓力、催化劑配比,提高反應(yīng)效率,降低副產(chǎn)物生成和污染物排放。
清潔生產(chǎn)技術(shù)
1.采用無(wú)廢或低廢工藝,如閉路循環(huán)、共生工藝,減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生,降低廢水和廢氣的排放。
2.推廣綠色催化劑和可再生能源,替代傳統(tǒng)化石能源和含毒催化劑,降低污染物的生成和排放。
3.加強(qiáng)廢水和廢氣處理,采用先進(jìn)的處理技術(shù),如膜分離、生物反應(yīng)器、吸附劑,高效去除污染物,實(shí)現(xiàn)超低排放。石化生產(chǎn)流程超低排放技術(shù)
前言
石化行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),但同時(shí)也是大氣污染物排放的重點(diǎn)行業(yè)。為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo),石化行業(yè)迫切需要發(fā)展超低排放技術(shù),減少大氣污染物的排放。
一、石化生產(chǎn)流程中主要大氣污染物
石化生產(chǎn)流程中主要排放的大氣污染物包括:
1.二氧化碳(CO2)
2.一氧化碳(CO)
3.揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)
4.氮氧化物(NOx)
5.顆粒物(PM)
二、石化生產(chǎn)流程超低排放技術(shù)
為了實(shí)現(xiàn)石化生產(chǎn)流程的超低排放,需要從源頭控制、過(guò)程控制、末端治理等方面采取綜合措施。
1.源頭控制技術(shù)
源頭控制技術(shù)是指在生產(chǎn)過(guò)程中減少污染物的產(chǎn)生。主要措施包括:
1.采用綠色原料:使用可再生原料或副產(chǎn)品,減少化石燃料的消耗。
2.優(yōu)化生產(chǎn)工藝:改進(jìn)工藝流程,減少?gòu)U物和污染物的產(chǎn)生。
3.采用先進(jìn)設(shè)備:使用節(jié)能環(huán)保設(shè)備,提高生產(chǎn)效率,減少污染物的排放。
2.過(guò)程控制技術(shù)
過(guò)程控制技術(shù)是指在生產(chǎn)過(guò)程中控制污染物的釋放。主要措施包括:
1.燃燒優(yōu)化:優(yōu)化燃燒條件,減少CO、NOx的排放。
2.尾氣凈化:采用催化轉(zhuǎn)化、吸附等技術(shù),凈化尾氣中的污染物。
3.工業(yè)廢水處理:采用生化處理、膜分離等技術(shù),處理工業(yè)廢水中的污染物,減少VOCs和COD的排放。
3.末端治理技術(shù)
末端治理技術(shù)是指在污染物產(chǎn)生后進(jìn)行收集和處理。主要措施包括:
1.廢氣處理:采用布袋除塵、濕式洗滌、生物濾池等技術(shù),收集和處理廢氣中的顆粒物、VOCs、NOx。
2.廢水處理:采用格柵攔截、沉淀分離、活性炭吸附等技術(shù),處理廢水中的COD、BOD、氨氮等污染物。
3.固體廢物處理:采用焚燒、填埋、固化穩(wěn)定化等技術(shù),處理固體廢物,減少污染物的釋放。
三、石化行業(yè)超低排放技術(shù)案例
1.煉油廠超低排放技術(shù):采用先進(jìn)的脫硫、脫硝、除塵技術(shù),實(shí)現(xiàn)煙氣超低排放。
2.乙烯廠超低排放技術(shù):采用先進(jìn)的尾氣凈化技術(shù),大幅減少VOCs和NOx的排放。
3.化肥廠超低排放技術(shù):采用先進(jìn)的脫硝技術(shù),大幅減少NOx的排放,同時(shí)采用生物脫硫技術(shù),減少SO2的排放。
四、石化行業(yè)超低排放面臨的挑戰(zhàn)
1.超低排放技術(shù)投入大,經(jīng)濟(jì)效益不明確。
2.技術(shù)儲(chǔ)備不足,研發(fā)和推廣難度大。
3.政策支持力度不夠,激勵(lì)機(jī)制不完善。
五、結(jié)語(yǔ)
石化行業(yè)超低排放是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要途徑。通過(guò)采用源頭控制、過(guò)程控制和末端治理等綜合措施,可以有效減少石化生產(chǎn)過(guò)程中大氣污染物的排放,促進(jìn)石化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前,石化行業(yè)超低排放技術(shù)仍然面臨諸多挑戰(zhàn),需要政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)共同努力,突破技術(shù)瓶頸,完善政策環(huán)境,推動(dòng)石化行業(yè)超低排放技術(shù)的推廣和應(yīng)用。第二部分尾氣凈化與資源化利用關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)尾氣脫硫凈化技術(shù)
1.煙氣脫硫技術(shù)(FGD):采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝,利用石灰石漿液與含SO2煙氣接觸,使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng),達(dá)到去除SO2的目的。該技術(shù)成熟穩(wěn)定,脫硫效率高,但產(chǎn)生大量石膏副產(chǎn)品,需妥善處理。
2.煙氣催化氧化脫硫技術(shù)(COD):在高溫條件下,將氧化催化劑布置在煙道內(nèi),使SO2在催化劑作用下氧化成SO3,再通過(guò)堿液吸收形成硫酸鹽。該技術(shù)無(wú)需石膏副產(chǎn)品,但催化劑易失活,使用壽命有限。
3.煙氣等離子體脫硫技術(shù):利用等離子體技術(shù),在高電場(chǎng)作用下產(chǎn)生大量活性粒子,與SO2發(fā)生電離反應(yīng),使其轉(zhuǎn)化為硫酸根離子。該技術(shù)脫硫效率高,但能耗高,設(shè)備復(fù)雜。
尾氣脫硝凈化技術(shù)
1.選擇性催化還原(SCR):將氨或尿素噴射到含NOx的煙氣中,在催化劑作用下,NOx與還原劑發(fā)生還原反應(yīng),生成氮?dú)夂退?。該技術(shù)脫硝效率高,但催化劑易中毒,使用壽命受限。
2.非選擇性催化還原(NSCR):與SCR類(lèi)似,但無(wú)需添加還原劑,利用尾氣中的CO或烴類(lèi)作為還原劑。該技術(shù)無(wú)需額外添加還原劑,但脫硝效率較低,適用于NOx濃度較低的煙氣。
3.濕法脫硝技術(shù):利用氨水或石灰漿液吸收NOx,生成硝酸銨或硝酸鈣等副產(chǎn)品。該技術(shù)脫硝效率高,但會(huì)產(chǎn)生大量廢水,處理難度較大。
尾氣煙塵凈化技術(shù)
1.靜電除塵(ESP):利用高壓電場(chǎng),使煙氣中的粉塵帶電,并吸附在電極板上,達(dá)到凈化目的。該技術(shù)脫塵效率高,但設(shè)備體積龐大,維護(hù)成本高。
2.袋式除塵(FF):利用過(guò)濾材料制成的濾袋,過(guò)濾煙氣中的粉塵。該技術(shù)脫塵效率高,濾袋更換方便,但存在濾袋堵塞和粉塵二次揚(yáng)起的風(fēng)險(xiǎn)。
3.濕法除塵(WS):利用水霧或溶液與煙氣中的粉塵接觸,使粉塵團(tuán)聚并被水滴捕集。該技術(shù)脫塵效率高,但會(huì)產(chǎn)生大量污水,處理難度較大。
尾氣VOCs凈化技術(shù)
1.吸附技術(shù):利用活性炭、沸石等吸附材料,吸附煙氣中的VOCs。該技術(shù)吸附效率高,但吸附材料易飽和,需定期更換或再生。
2.催化燃燒技術(shù)(CO):在催化劑作用下,將VOCs在高溫條件下氧化分解成CO2和H2O。該技術(shù)處理效率高,但催化劑易中毒,使用壽命受限。
3.生物凈化技術(shù):利用微生物的代謝作用,分解或轉(zhuǎn)化煙氣中的VOCs。該技術(shù)運(yùn)行成本低,環(huán)境友好,但處理效率較低,適用于VOCs濃度較低的煙氣。
尾氣熱能回收利用
1.煙氣余熱鍋爐:利用煙氣余熱加熱水或蒸汽,用于廠區(qū)供暖或工藝加熱。該技術(shù)回收熱能效率高,但設(shè)備體積龐大,維護(hù)成本高。
2.有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC):利用煙氣余熱驅(qū)動(dòng)有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)膨脹做功,產(chǎn)生電能。該技術(shù)熱電轉(zhuǎn)換效率高,但設(shè)備復(fù)雜,投資成本高。
3.余熱吸收式制冷系統(tǒng):利用煙氣余熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷機(jī),產(chǎn)生冷量用于空調(diào)或工藝?yán)鋮s。該技術(shù)節(jié)能效果顯著,但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維護(hù)成本較高。尾氣凈化與資源化利用
石化行業(yè)尾氣主要包括廢氣和廢液。其中,廢氣包括煙氣、有機(jī)廢氣和惡臭氣體。傳統(tǒng)的尾氣凈化工藝主要采用物理吸附、化學(xué)吸附、催化燃燒、濕法吸收等技術(shù),這些技術(shù)存在凈化效率低、運(yùn)行成本高、二次污染嚴(yán)重等問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)超低排放,需要開(kāi)發(fā)更加高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的尾氣凈化技術(shù)。
1.煙氣凈化
煙氣凈化主要針對(duì)煙氣中顆粒物、氮氧化物、二氧化硫等污染物。
1.1顆粒物凈化
*靜電除塵器:通過(guò)靜電荷將顆粒物吸附在電極板上,凈化效率高,但能耗較大。
*袋式除塵器:通過(guò)過(guò)濾材料過(guò)濾顆粒物,凈化效率高,阻力小,但需要定期更換濾袋。
*濕式除塵器:通過(guò)水霧將顆粒物捕獲,凈化效率高,但能耗較大。
1.2氮氧化物凈化
*選擇性催化還原(SCR):利用還原劑將氮氧化物還原為氮?dú)?,凈化效率高,但催化劑易中毒?/p>
*選擇性非催化還原(SNCR):利用還原劑將氮氧化物還原為氮?dú)?,凈化效率不如SCR,但投資成本低。
*低溫氨選擇性催化還原(L-SCR):在低溫條件下利用還原劑將氮氧化物還原為氮?dú)?,凈化效率高,催化劑抗中毒能力?qiáng)。
1.3二氧化硫凈化
*石灰石-石膏濕法脫硫:利用石灰石或石膏吸收二氧化硫,凈化效率高,但產(chǎn)生大量廢渣。
*氨法濕法脫硫:利用氨水吸收二氧化硫,凈化效率高,但投資成本較高。
*干法脫硫:利用活性炭或氧化鋁吸附二氧化硫,凈化效率高,但再生困難。
2.有機(jī)廢氣凈化
有機(jī)廢氣凈化主要針對(duì)廢氣中揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)、惡臭氣體等污染物。
2.1VOCs凈化
*活性炭吸附:利用活性炭吸附VOCs,凈化效率高,但吸附飽和后需要再生。
*催化燃燒:利用催化劑在低溫條件下將VOCs氧化為二氧化碳和水,凈化效率高,但催化劑易中毒。
*光催化氧化:利用光催化劑在光照下將VOCs氧化為二氧化碳和水,凈化效率高,但投資成本較高。
2.2惡臭氣體凈化
*生物過(guò)濾:利用微生物分解惡臭氣體,凈化效率高,但需要定期更換過(guò)濾材料。
*化學(xué)氧化:利用氧化劑將惡臭氣體氧化為無(wú)害物質(zhì),凈化效率高,但會(huì)產(chǎn)生二次污染。
*物理吸附:利用活性炭或沸石等吸附材料吸附惡臭氣體,凈化效率不如生物過(guò)濾和化學(xué)氧化,但投資成本低。
3.廢液凈化
廢液凈化主要針對(duì)廢水中含有的有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽、重金屬等污染物。
3.1有機(jī)物凈化
*生物處理:利用微生物降解廢水中的有機(jī)物,凈化效率高,但反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。
*化學(xué)氧化:利用氧化劑將廢水中的有機(jī)物氧化為二氧化碳和水,凈化效率高,但會(huì)產(chǎn)生二次污染。
*膜分離:利用膜分離技術(shù)將廢水中的有機(jī)物分離出來(lái),凈化效率高,投資成本較高。
3.2無(wú)機(jī)鹽凈化
*反滲透:利用反滲透膜將廢水中的無(wú)機(jī)鹽分離出來(lái),凈化效率高,但投資成本較高。
*離子交換:利用離子交換樹(shù)脂將廢水中的無(wú)機(jī)鹽交換出來(lái),凈化效率高,但需要定期更換樹(shù)脂。
*電滲析:利用電滲析膜將廢水中的無(wú)機(jī)鹽電解出來(lái),凈化效率高,投資成本較高。
3.3重金屬凈化
*化學(xué)沉淀:利用化學(xué)藥劑將廢水中的重金屬沉淀出來(lái),凈化效率高,但會(huì)產(chǎn)生大量污泥。
*吸附:利用活性炭或離子交換樹(shù)脂等吸附材料吸附廢水中的重金屬,凈化效率高,但需定期更換吸附材料。
*電解:利用電解技術(shù)將廢水中的重金屬電解出來(lái),凈化效率高,投資成本較高。
4.資源化利用
尾氣凈化后的副產(chǎn)物可以進(jìn)行資源化利用,實(shí)現(xiàn)廢物再利用,降低環(huán)境影響。
4.1石膏資源化
石灰石-石膏濕法脫硫產(chǎn)生的石膏可以用于生產(chǎn)建筑材料、石膏板、水泥等。
4.2活性炭再生
活性炭吸附后的VOCs可以進(jìn)行熱解再生,回收利用。
4.3生物質(zhì)資源化
廢水中經(jīng)過(guò)生物處理后的生物質(zhì)可以用于生產(chǎn)沼氣、肥第三部分碳捕集與轉(zhuǎn)化關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【碳捕集與轉(zhuǎn)化】
1.碳捕集技術(shù)包括前燃、后燃和氧燃三種主要類(lèi)型,前燃技術(shù)成本較低但轉(zhuǎn)化率最高,后燃技術(shù)轉(zhuǎn)化率較低但成本較高,氧燃技術(shù)成本與轉(zhuǎn)化率介于前兩類(lèi)之間。
2.碳捕集效率是一個(gè)關(guān)鍵因素,影響轉(zhuǎn)化效率和成本,目前主流技術(shù)可實(shí)現(xiàn)90%以上的捕集率。
3.碳轉(zhuǎn)化技術(shù)包括熱化學(xué)轉(zhuǎn)化、生物化學(xué)轉(zhuǎn)化和電化學(xué)轉(zhuǎn)化等,熱化學(xué)轉(zhuǎn)化效率最高但成本較高,生物化學(xué)轉(zhuǎn)化成本較低但效率較低,電化學(xué)轉(zhuǎn)化處于發(fā)展階段。
【碳捕集與利用】
碳捕集與轉(zhuǎn)化(CCU)
定義
碳捕集與轉(zhuǎn)化(CCU)是一套技術(shù),旨在從工業(yè)過(guò)程、發(fā)電廠和其他排放源中捕集二氧化碳(CO?),并將其轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品或用途。
技術(shù)原理
CCU技術(shù)涉及以下主要步驟:
*碳捕集:從排放源中分離和捕獲CO?,例如:前燃(燃燒前)、后燃(燃燒后)捕集或直接空氣捕獲(DAC)。
*CO?壓縮:將捕獲的CO?壓縮以提高其密度,便于運(yùn)輸和存儲(chǔ)。
*CO?轉(zhuǎn)化:利用化學(xué)或生物學(xué)方法將CO?轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品,例如燃料、化學(xué)品或建筑材料。
碳轉(zhuǎn)化途徑
CCU包括多種碳轉(zhuǎn)化的途徑:
*甲烷化:將CO?與氫氣反應(yīng)生成甲烷(CH?),可作為燃料或化工原料。
*費(fèi)托合成:將CO?與氫氣反應(yīng)生成合成燃料,如汽油和柴油。
*合成氣生產(chǎn):將CO?與氫氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣,可用于生產(chǎn)各種化學(xué)品。
*二氧化碳礦化:將CO?與礦物反應(yīng)形成碳酸鹽,可用于建筑材料。
*光合轉(zhuǎn)化:通過(guò)藻類(lèi)或植物的光合作用將CO?轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)。
效益
CCU技術(shù)提供了以下主要效益:
*減排:從工業(yè)和發(fā)電過(guò)程中減少CO?排放,有助于實(shí)現(xiàn)氣候變化緩解目標(biāo)。
*能源儲(chǔ)存:CO?可轉(zhuǎn)化為可再生燃料,為間歇性可再生能源(如太陽(yáng)能和風(fēng)能)提供儲(chǔ)能解決方案。
*資源利用:利用CO?作為原料,減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)和碳足跡。
*經(jīng)濟(jì)發(fā)展:創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)和就業(yè)機(jī)會(huì),促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。
挑戰(zhàn)
CCU技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn):
*技術(shù)成熟度:某些CO?轉(zhuǎn)化途徑仍處于研發(fā)階段,需要進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和規(guī)?;?。
*成本:CCU技術(shù)需要大量的能源輸入和資本投資。
*基礎(chǔ)設(shè)施:需要建立CO?運(yùn)輸和儲(chǔ)存的基礎(chǔ)設(shè)施。
*政策支持:政府支持措施,如碳稅收和補(bǔ)貼,對(duì)于促進(jìn)CCU技術(shù)的采用至關(guān)重要。
案例研究
全球范圍內(nèi)正在實(shí)施多項(xiàng)CCU項(xiàng)目,包括:
*瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院:開(kāi)發(fā)了使用CO?生產(chǎn)甲烷的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
*挪威北極圈氣體中心:將天然氣發(fā)電廠排放的CO?儲(chǔ)存并用于石油開(kāi)采。
*美國(guó)加利福尼亞州藍(lán)河項(xiàng)目:使用CO?生產(chǎn)水泥和混凝土,用于建筑應(yīng)用。
結(jié)論
碳捕集與轉(zhuǎn)化(CCU)是一項(xiàng)有前途的技術(shù),可以減少溫室氣體排放,實(shí)現(xiàn)氣候變化緩解,并提供經(jīng)濟(jì)效益。然而,需要進(jìn)一步的技術(shù)開(kāi)發(fā)、成本降低、基礎(chǔ)設(shè)施投資和政策支持,以促進(jìn)CCU技術(shù)的廣泛采用。第四部分耦合低碳能源關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)可再生能源耦合
1.利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、水電等可再生能源,替代化石燃料,減少碳排放。
2.構(gòu)建風(fēng)光互補(bǔ)、風(fēng)光水儲(chǔ)一體化等綜合能源系統(tǒng),增強(qiáng)可再生能源的穩(wěn)定性和可調(diào)度性。
3.探索可再生能源制氫、合成天然氣等耦合利用途徑,實(shí)現(xiàn)低碳能源轉(zhuǎn)型。
廢熱耦合
1.回收工業(yè)生產(chǎn)、發(fā)電和取暖過(guò)程中產(chǎn)生的余熱,用于供熱、發(fā)電等用途。
2.采用余熱梯級(jí)利用、熱電聯(lián)產(chǎn)等技術(shù),提高廢熱利用效率,減少能源消耗。
3.開(kāi)發(fā)新型余熱利用設(shè)備和材料,擴(kuò)大余熱耦合應(yīng)用范圍。
電能耦合
1.提高電力系統(tǒng)靈活性,匹配可再生能源的間歇性發(fā)電特性。
2.發(fā)展電化學(xué)儲(chǔ)能、抽水蓄能等電能存儲(chǔ)技術(shù),實(shí)現(xiàn)電能的時(shí)移空間調(diào)配。
3.推廣電動(dòng)汽車(chē)、電氣化供熱等電能替代技術(shù),減少化石燃料的使用。
氫能耦合
1.利用可再生能源電解水制氫,實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;l(fā)展。
2.發(fā)展氫燃料電池、氫內(nèi)燃機(jī)等氫能利用技術(shù),替代化石燃料。
3.建設(shè)氫能供應(yīng)鏈和加氫基礎(chǔ)設(shè)施,推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。
碳捕集與利用
1.采用胺基酸溶液、物理吸附等技術(shù),捕獲工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)電過(guò)程中的二氧化碳。
2.將捕獲的二氧化碳用于化工、建材等行業(yè),實(shí)現(xiàn)碳資源化利用。
3.探索碳捕集與地質(zhì)封存技術(shù),安全可靠地封存二氧化碳,減少溫室氣體排放。
人工智能與大數(shù)據(jù)
1.利用人工智能技術(shù),優(yōu)化能源管理、預(yù)測(cè)能源需求,提高能源利用效率。
2.通過(guò)大數(shù)據(jù)分析,建立能源消費(fèi)畫(huà)像,為節(jié)能減排措施提供決策依據(jù)。
3.發(fā)展智慧能源平臺(tái),實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制和優(yōu)化。耦合低碳能源
石化行業(yè)耦合低碳能源是實(shí)現(xiàn)超低排放的重要途徑。通過(guò)將低碳能源與石化生產(chǎn)工藝相結(jié)合,可以顯著降低溫室氣體排放,提高能源利用效率。
耦合方式
石化行業(yè)耦合低碳能源主要有以下幾種方式:
*氫能耦合:將氫能作為煉油和化工過(guò)程中的原料和燃料,利用氫能燃燒產(chǎn)生的熱量替代化石燃料,實(shí)現(xiàn)脫碳。
*電能耦合:利用可再生能源或核能發(fā)電,將電能用于石化生產(chǎn)過(guò)程中的電解、電加熱等,減少化石燃料消耗。
*生物質(zhì)能耦合:使用生物質(zhì)能作為煉油和化工過(guò)程中的原料或燃料,利用生物質(zhì)燃燒或氣化產(chǎn)生的熱量和合成氣,減少化石燃料消耗。
主要技術(shù)
石化行業(yè)耦合低碳能源的關(guān)鍵技術(shù)包括:
*氫氣生產(chǎn)技術(shù):包括蒸汽重整、煤氣化、電解水等技術(shù),可實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的氫氣生產(chǎn)。
*氫氣利用技術(shù):包括氫氣摻燒、氫氣裂解、氫氣加氫等技術(shù),可將氫氣高效應(yīng)用于石化生產(chǎn)過(guò)程。
*電氣化技術(shù):包括電解、電弧爐、電加熱器等技術(shù),可將電能轉(zhuǎn)化為熱能或化學(xué)能,用于石化生產(chǎn)過(guò)程。
*生物質(zhì)利用技術(shù):包括生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)熱解、生物質(zhì)發(fā)酵等技術(shù),可將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料或原料,用于石化生產(chǎn)過(guò)程。
應(yīng)用案例
石化行業(yè)耦合低碳能源已在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用,取得了顯著效果。例如:
*沙特阿美公司:利用太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電,為煉油廠和石化廠提供電力,減少溫室氣體排放。
*荷蘭殼牌公司:在荷蘭鹿特丹煉油廠安裝氫氣摻燒系統(tǒng),將氫氣摻入燃料中,減少二氧化碳排放。
*中國(guó)石化:在廣東茂名煉油廠建設(shè)生物質(zhì)能熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目,利用生物質(zhì)發(fā)電和供熱,減少化石燃料消耗。
發(fā)展前景
耦合低碳能源已成為石化行業(yè)實(shí)現(xiàn)超低排放的必然選擇。隨著低碳能源技術(shù)的發(fā)展和成本下降,石化行業(yè)耦合低碳能源的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛和深入。預(yù)計(jì)未來(lái)石化行業(yè)耦合低碳能源將在以下幾個(gè)方面取得突破:
*開(kāi)發(fā)更低成本、更高效的氫氣生產(chǎn)技術(shù)
*推廣電氣化技術(shù),實(shí)現(xiàn)煉油和化工過(guò)程的電氣化
*深化生物質(zhì)能利用,實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)與石化生產(chǎn)的協(xié)同發(fā)展
*探索耦合多種低碳能源的方式,實(shí)現(xiàn)綜合脫碳第五部分智能過(guò)程優(yōu)化與控制關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)智能過(guò)程數(shù)據(jù)建模與分析
1.利用機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)建模等技術(shù)建立石化生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)模型,描述和預(yù)測(cè)過(guò)程變量之間的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)過(guò)程狀態(tài)和產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
2.通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)過(guò)程異常、故障早期征兆,并對(duì)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化和故障診斷,提高過(guò)程穩(wěn)定性和產(chǎn)品合格率。
3.運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)處理海量生產(chǎn)數(shù)據(jù),挖掘隱藏的規(guī)律和趨勢(shì),為過(guò)程優(yōu)化和控制提供數(shù)據(jù)支撐。
先進(jìn)控制技術(shù)
1.采用模型預(yù)測(cè)控制(MPC)、適應(yīng)性控制等先進(jìn)控制策略,優(yōu)化過(guò)程變量,實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程的實(shí)時(shí)控制,提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。
2.開(kāi)發(fā)多變量控制系統(tǒng),綜合考慮多個(gè)過(guò)程變量的相互影響,實(shí)現(xiàn)過(guò)程的協(xié)同控制和優(yōu)化。
3.應(yīng)用智能控制技術(shù),如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,應(yīng)對(duì)非線性、時(shí)變和不確定過(guò)程,提高控制魯棒性和適應(yīng)性。
智能設(shè)備與傳感器
1.采用智能傳感器和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),實(shí)現(xiàn)過(guò)程變量的實(shí)時(shí)、高精度監(jiān)測(cè)和傳輸,為過(guò)程優(yōu)化和控制提供可靠的數(shù)據(jù)。
2.開(kāi)發(fā)新型傳感器,如光譜傳感器、激光傳感器,提高測(cè)量范圍、精度和可靠性,滿足超低排放要求。
3.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將智能設(shè)備連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制,提高設(shè)備利用率和維護(hù)效率。
過(guò)程安全管理與優(yōu)化
1.運(yùn)用故障樹(shù)分析、魚(yú)骨圖等工具分析過(guò)程風(fēng)險(xiǎn),識(shí)別潛在危害,制定應(yīng)急預(yù)案,保障生產(chǎn)安全。
2.優(yōu)化過(guò)程設(shè)計(jì)和操作,減少工藝廢氣、廢水、固體廢物的產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)超低排放。
3.建立過(guò)程安全管理體系,規(guī)范操作行為,提高人員素質(zhì),確保生產(chǎn)過(guò)程的安全穩(wěn)定。
能源管理與優(yōu)化
1.應(yīng)用能源審計(jì)技術(shù),分析生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗,識(shí)別節(jié)能潛力,制定節(jié)能措施。
2.采用智能配電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)等技術(shù),優(yōu)化能源分配,提高能源利用效率。
3.探索可再生能源在石化生產(chǎn)中的應(yīng)用,如太陽(yáng)能、風(fēng)能等,降低化石燃料消耗,實(shí)現(xiàn)綠色低碳生產(chǎn)。
智能化平臺(tái)與系統(tǒng)
1.建立石化生產(chǎn)過(guò)程智能化平臺(tái),集成數(shù)據(jù)采集、建模、優(yōu)化、控制等功能,實(shí)現(xiàn)過(guò)程的全面智能化管理。
2.開(kāi)發(fā)智能化操作輔助系統(tǒng),為操作人員提供故障預(yù)警、操作指導(dǎo)等信息支持,提高操作效率和安全水平。
3.利用虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù),構(gòu)建沉浸式操作培訓(xùn)和仿真環(huán)境,提高操作人員的技能和適應(yīng)性。智能過(guò)程優(yōu)化與控制
引言
煉油和石化工業(yè)流程復(fù)雜,涉及大量的過(guò)程變量和相互作用。為了實(shí)現(xiàn)超低排放的目標(biāo),需要采用智能過(guò)程優(yōu)化與控制技術(shù),以?xún)?yōu)化流程性能,減少排放。
智能過(guò)程優(yōu)化
智能過(guò)程優(yōu)化基于先進(jìn)的優(yōu)化算法,如線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃和混合整數(shù)規(guī)劃。這些算法用于確定過(guò)程變量的最佳組合,以滿足特定目標(biāo),例如最大化產(chǎn)出、最小化能耗或降低排放。
*在線優(yōu)化:在線優(yōu)化算法實(shí)時(shí)分析過(guò)程數(shù)據(jù),并在過(guò)程條件發(fā)生變化時(shí)自動(dòng)調(diào)整過(guò)程變量。這可以持續(xù)優(yōu)化流程性能,并根據(jù)操作情況動(dòng)態(tài)調(diào)整目標(biāo)。
*模型預(yù)測(cè)控制(MPC):MPC是一種基于模型的優(yōu)化技術(shù),它使用過(guò)程模型來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)過(guò)程行為。MPC算法根據(jù)預(yù)測(cè)值和目標(biāo)值計(jì)算控制變量,以?xún)?yōu)化未來(lái)過(guò)程性能。
*先進(jìn)過(guò)程控制(APC):APC技術(shù)使用多變量控制算法,如模型預(yù)測(cè)控制(MPC)、順序二次規(guī)劃(SQP)和動(dòng)態(tài)矩陣控制(DMC)。這些算法考慮過(guò)程變量之間的交互作用,實(shí)現(xiàn)更精確、穩(wěn)定的控制。
智能過(guò)程控制
智能過(guò)程控制利用人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)技術(shù)來(lái)分析和控制過(guò)程。這些技術(shù)可以識(shí)別過(guò)程異常、預(yù)測(cè)未來(lái)事件和自動(dòng)調(diào)整控制變量。
*基于狀態(tài)的控制:基于狀態(tài)的控制(SBC)使用過(guò)程模型來(lái)估計(jì)過(guò)程的狀態(tài)變量,然后利用狀態(tài)估計(jì)值進(jìn)行控制。SBC可以處理非線性流程和時(shí)變過(guò)程。
*神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種AI技術(shù),可以學(xué)習(xí)過(guò)程的復(fù)雜關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器可以根據(jù)過(guò)程數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù),而無(wú)需明確的數(shù)學(xué)模型。
*模糊邏輯控制:模糊邏輯控制使用模糊集和模糊規(guī)則來(lái)處理不確定性和非線性。模糊邏輯控制器可以根據(jù)專(zhuān)家知識(shí)或過(guò)程數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
智能過(guò)程優(yōu)化與控制的應(yīng)用
智能過(guò)程優(yōu)化與控制技術(shù)在石化行業(yè)超低排放中得到了廣泛應(yīng)用,包括:
*原料預(yù)處理:優(yōu)化原料混合、脫鹽和加熱過(guò)程,以減少原料消耗和排放。
*反應(yīng)過(guò)程:優(yōu)化反應(yīng)條件,例如溫度、壓力和催化劑用量,以提高轉(zhuǎn)換率和減少副產(chǎn)物生成。
*分離過(guò)程:優(yōu)化蒸餾、萃取和吸收過(guò)程,以提高產(chǎn)品純度和減少能耗。
*公用工程系統(tǒng):優(yōu)化鍋爐、空調(diào)和污水處理系統(tǒng),以提高能效和減少排放。
案例研究
某煉油廠采用在線優(yōu)化技術(shù)優(yōu)化了一個(gè)催化裂化裝置。優(yōu)化算法實(shí)時(shí)調(diào)整催化劑循環(huán)率、反應(yīng)溫度和產(chǎn)物分離條件。優(yōu)化后,催化裂化裝置的原料消耗降低了2%,產(chǎn)出增加了1.5%,排放物(如SOx和NOx)減少了5%。
結(jié)論
智能過(guò)程優(yōu)化與控制技術(shù)在石化行業(yè)超低排放中至關(guān)重要。通過(guò)實(shí)時(shí)優(yōu)化過(guò)程變量、處理不確定性和預(yù)測(cè)未來(lái)事件,這些技術(shù)可以顯著提高流程性能,減少排放,并滿足超低排放要求。第六部分生產(chǎn)原料低碳替代關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)生物質(zhì)原料替代化石原料
1.以生物質(zhì)原料(例如生物質(zhì)漿粕、植物油)取代化石燃料,降低碳排放和資源消耗。
2.通過(guò)生物技術(shù)優(yōu)化原料轉(zhuǎn)化率,提高生物質(zhì)利用效率,降低生產(chǎn)成本。
3.探索生物質(zhì)與化石原料協(xié)同利用技術(shù),優(yōu)化原料配比和工藝條件,實(shí)現(xiàn)降碳增效。
可再生能源供能替代化石能源
1.利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、氫能等可再生能源發(fā)電或供熱,替代化石燃料,降低溫室氣體排放。
2.開(kāi)發(fā)可再生能源與電化學(xué)儲(chǔ)能相結(jié)合的技術(shù),實(shí)現(xiàn)化石燃料的間歇性替代。
3.研究可再生能源與石化生產(chǎn)工藝耦合的技術(shù),提供穩(wěn)定、低碳的能源供給。
碳捕集、利用與封存(CCUS)
1.采用先進(jìn)的碳捕集技術(shù),從石化生產(chǎn)過(guò)程中捕集CO2,提高捕集效率和降低成本。
2.探索CO2利用技術(shù),將捕集的CO2轉(zhuǎn)化為高附加值的化學(xué)品或燃料,實(shí)現(xiàn)碳資源再利用。
3.研究CO2封存技術(shù),將捕獲的CO2安全、永久地封存于地下地質(zhì)構(gòu)造中,避免其釋放到大氣中。
低碳脫碳工藝技術(shù)
1.開(kāi)發(fā)高效催化劑和反應(yīng)器,優(yōu)化脫碳工藝條件,提高反應(yīng)效率和降低能耗。
2.探索等離子體、微波等新技術(shù),實(shí)現(xiàn)低溫、低能耗脫碳,降低碳排放。
3.研究多相反應(yīng)和反應(yīng)強(qiáng)化技術(shù),提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率和降低副反應(yīng),實(shí)現(xiàn)低碳脫碳。
化工過(guò)程模擬與優(yōu)化
1.利用數(shù)字化和人工智能技術(shù),建立石化生產(chǎn)過(guò)程的虛擬模型,模擬和優(yōu)化工藝參數(shù),預(yù)測(cè)和降低碳排放。
2.開(kāi)發(fā)基于大數(shù)據(jù)的能源管理系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化石化企業(yè)的能源消耗,提高能源利用效率。
3.整合仿真、優(yōu)化和控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)石化生產(chǎn)過(guò)程的智能化、低碳化。
低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)
1.建立石化產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系,將石化廢棄物和副產(chǎn)物作為原料或能源利用,減少資源消耗和碳排放。
2.探索生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設(shè),實(shí)現(xiàn)石化企業(yè)與其他行業(yè)之間的協(xié)同利用和廢棄物交換,打造低碳循環(huán)共生體系。
3.推廣石化產(chǎn)品的回收再利用,通過(guò)循環(huán)利用降低碳排放和資源消耗,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。生產(chǎn)原料低碳替代
前言
石化行業(yè)作為全球碳排放的主要來(lái)源,正面臨著減排的巨大壓力。生產(chǎn)原料低碳替代是實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)超低排放的關(guān)鍵途徑之一。
低碳原料替代策略
1.生物質(zhì)替代化石原料
*生物質(zhì)能源:利用生物質(zhì)(如農(nóng)作物秸稈、廢棄木材)發(fā)電或制氫,替代化石燃料
*生物質(zhì)基化學(xué)品:利用生物質(zhì)生產(chǎn)化學(xué)品,減少化石原料消費(fèi)
2.可再生能源電解
*電解水制氫:利用可再生能源(如風(fēng)能、太陽(yáng)能)電解水生產(chǎn)氫氣,替代化石能源生產(chǎn)的氫氣
*電解二氧化碳生產(chǎn)燃料:利用可再生能源電解二氧化碳,生產(chǎn)甲烷、甲醇等燃料
3.二氧化碳循環(huán)利用
*二氧化碳捕獲和儲(chǔ)存(CCS):將石化工業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳捕獲、儲(chǔ)存或利用
*二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇:利用二氧化碳和氫氣合成甲醇,替代化石原料生產(chǎn)的甲醇
4.廢棄塑料回收利用
*化學(xué)回收:將廢棄塑料分解為單體或其他有價(jià)值的化學(xué)品,用于生產(chǎn)新材料
*機(jī)械回收:將廢棄塑料機(jī)械加工成再生塑料,用于生產(chǎn)一次性產(chǎn)品
具體技術(shù)
1.生物質(zhì)能源替代
*生物質(zhì)發(fā)電:利用生物質(zhì)燃料(如木質(zhì)燃料、甘蔗渣)在鍋爐中燃燒發(fā)電
*生物質(zhì)制氫:通過(guò)氣化或熱解將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫氣和合成氣
*生物質(zhì)制乙醇:通過(guò)發(fā)酵將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為乙醇,可用于汽油調(diào)和或直接作為燃料
2.可再生能源電解
*電解水制氫:利用電解槽將水電解為氫氣和氧氣
*電解二氧化碳制甲烷:利用固體氧化物電解槽將二氧化碳和氫氣合成甲烷
*電解二氧化碳制甲醇:利用銅基電解槽將二氧化碳和氫氣合成甲醇
3.二氧化碳循環(huán)利用
*二氧化碳捕獲和儲(chǔ)存(CCS):通過(guò)變壓吸附(PSA)、膜分離等技術(shù)分離二氧化碳,并將其注入地下儲(chǔ)層
*二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇:通過(guò)催化劑反應(yīng)將二氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化為甲醇
4.廢棄塑料回收利用
*化學(xué)回收:通過(guò)熱解、裂解等技術(shù)將廢棄塑料分解為單體或其他化學(xué)品
*機(jī)械回收:通過(guò)熔融、造粒等技術(shù)將廢棄塑料加工成再生塑料
數(shù)據(jù)與案例
*全球生物質(zhì)能源產(chǎn)量預(yù)計(jì)在2025年達(dá)到6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量(tce),其中中國(guó)占40%以上
*2021年,全球電解水制氫產(chǎn)能達(dá)到130萬(wàn)噸/年,其中中國(guó)占50%以上
*2022年,全球二氧化碳捕獲和儲(chǔ)存(CCS)項(xiàng)目累計(jì)減排量達(dá)到4000萬(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量(MtCO2e)
*2023年,全球廢棄塑料回收利用率預(yù)計(jì)達(dá)到30%,其中中國(guó)廢棄塑料機(jī)械回收率超過(guò)60%
結(jié)論
生產(chǎn)原料低碳替代是實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)超低排放的關(guān)鍵途徑之一。通過(guò)生物質(zhì)替代化石原料、可再生能源電解、二氧化碳循環(huán)利用、廢棄塑料回收利用等技術(shù),石化行業(yè)可以大幅降低碳排放,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。第七部分全生命周期碳足跡評(píng)估關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【全生命周期碳足跡分析】
1.全生命周期碳足跡分析考慮了石化產(chǎn)品從原料開(kāi)采、生產(chǎn)、使用到最終處置的各個(gè)階段的溫室氣體排放,為企業(yè)碳減排提供全面的依據(jù)。
2.該方法采用國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)和方法,如ISO14040/14044,確保分析的準(zhǔn)確性、透明性和可比性。
【生命周期評(píng)估】
全生命周期碳足跡評(píng)估
全生命周期碳足跡評(píng)估是一種系統(tǒng)評(píng)估產(chǎn)品或服務(wù)的溫室氣體排放和碳足跡的方法,涵蓋其生命周期的所有階段,從原材料提取到產(chǎn)品處置或回收。在石化行業(yè)中,全生命周期碳足跡評(píng)估對(duì)于識(shí)別溫室氣體排放的熱點(diǎn)區(qū)域和制定減排策略至關(guān)重要。
評(píng)估步驟
全生命周期碳足跡評(píng)估通常涉及以下步驟:
1.確定系統(tǒng)邊界:定義待評(píng)估的產(chǎn)品或服務(wù)的生命周期范圍,包括從搖籃到墳?zāi)沟乃须A段。
2.收集活動(dòng)數(shù)據(jù):收集有關(guān)原材料提取、制造、運(yùn)輸、使用和處置等生命周期階段的活動(dòng)數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息。
3.溫室氣體排放因子:使用公認(rèn)的溫室氣體排放因子將活動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為溫室氣體排放量。
4.計(jì)算碳足跡:將所有溫室氣體排放量加總,以確定產(chǎn)品或服務(wù)的總碳足跡,通常以二氧化碳當(dāng)量(CO2e)表示。
5.識(shí)別熱點(diǎn)區(qū)域:分析碳足跡數(shù)據(jù)以識(shí)別生命周期中溫室氣體排放的主要貢獻(xiàn)者。
6.減排策略:提出基于熱點(diǎn)區(qū)域分析的減排策略,以最大程度地減少溫室氣體排放。
在石化行業(yè)中的應(yīng)用
在石化行業(yè),全生命周期碳足跡評(píng)估已用于評(píng)估范圍廣泛的產(chǎn)品和服務(wù),包括:
*原油和天然氣勘探和生產(chǎn)
*石化產(chǎn)品制造
*聚合物和塑料生產(chǎn)
*化學(xué)品生產(chǎn)
*能源發(fā)電
*運(yùn)輸和物流
評(píng)估結(jié)果表明,石化行業(yè)是溫室氣體排放的重要貢獻(xiàn)者,特別是在石油和天然氣生產(chǎn)、石化產(chǎn)品制造和聚合物生產(chǎn)階段。這些評(píng)估已為制定以下減排策略提供了依據(jù):
*提高能源效率
*轉(zhuǎn)向可再生能源
*碳捕獲和封存(CCS)
*原材料替代
*循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)踐
數(shù)據(jù)和方法
全生命周期碳足跡評(píng)估的準(zhǔn)確性取決于活動(dòng)數(shù)據(jù)和溫室氣體排放因子的質(zhì)量。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)制定了用于全生命周期評(píng)估(LCA)的標(biāo)準(zhǔn),包括ISO14040和ISO14044。
常用的溫室氣體排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)包括:
*溫室氣體協(xié)議(GHG協(xié)議)
*碳足跡數(shù)據(jù)庫(kù)
*美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)溫室氣體清單
結(jié)論
全生命周期碳足跡評(píng)估是石化行業(yè)識(shí)別溫室氣體排放熱點(diǎn)區(qū)域和制定減排策略的關(guān)鍵工具。通過(guò)采用系統(tǒng)的方法和可靠的數(shù)據(jù),評(píng)估可以提供見(jiàn)解,以支持向更可持續(xù)和低碳的未來(lái)過(guò)渡。第八部分行業(yè)政策與標(biāo)準(zhǔn)研究行業(yè)政策與標(biāo)準(zhǔn)研究
石化行業(yè)超低排放技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)政策和標(biāo)準(zhǔn)的引導(dǎo)和規(guī)范。本研究對(duì)國(guó)內(nèi)外石化行業(yè)超低排放相關(guān)的政策和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了深入分析,為技術(shù)研究提供政策依據(jù)。
國(guó)內(nèi)政
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