炼化企业绿色低碳转型发展的思考

洪  波

（中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司）

摘要：该文阐述了国内外石油化工行业和新能源行业的发展现状，分析了传统石油化工企业面临的挑战。以某大型炼化一体化企业为例，提出通过提高清洁能源占比、探索氢电耦合应用、优化用能结构、掺烧生物质燃料、拓展绿色低碳及聚碳产品、推广二氧化碳捕集技术和研究塑料循环利用技术等方式实现绿色低碳转型，为相关炼化企业的绿色低碳转型发展提供借鉴。

关键词：炼化企业 绿色低碳 氢电耦合 降碳 二氧化碳捕集 塑料循环利用

1.国内外石油化工企业发展现状

根据《2023年油气行业发展报告》，2023年全球炼油总能力已升至5.168 Gt/a，全球能源消费结构保持化石能源下降、非化石能源上升的趋势。各大石油公司纷纷调整战略目标和发展路径，挪威国家石油公司通过收购、并购等方式进入储能、风电等新能源领域，卡塔尔能源公司新建了阿尔卡萨800 MW光伏电站并在2022年卡塔尔世界杯中推广使用氢燃料电池车。

2023年国内炼油总能力约936 Mt，2024年将升至961 Mt，且正在形成以世界级炼油厂为基础平台配套下游化工的产业链，部分产能将随着炼化一体化项目的投产同步置换，炼油产能过剩问题缓解，但成品油需求即将达峰，另外化工产业的周期性波动也会影响“油转化”项目的推行进度。2023年国内乙烯产能为51.95 Mt，预计到“十四五”末，国内乙烯产能将达到70 Mt/a^[1]。国内化工产品的供应已经由“整体数量短缺”逐步转变为“结构性短缺”，合成材料、化工新材料和专用化学品等新兴领域产品同质化严重，高端产品进口依存度高。提升国际竞争力、走差异化和高端化的高效高质量发展之路，依旧是石化行业健康发展的重要课题。

2023年10月，《关于促进炼油行业绿色创新高质量发展的指导意见》发布，提出严控新增炼油产能、加快淘汰落后产能、引导炼油过程降碳等重点任务。同期，《关于做好2023—2025年部分重点行业企业温室气体排放报告与核查工作的通知》发布，将石化、化工、民航等重点行业年度温室气体排放量达26 kt二氧化碳当量及以上的重点企业纳入年度温室气体排放报告与核查的工作范围。随着电动车续航能力及冷启动技术的不断提升，电动车行业将会分割一定的油品市场，氢燃料电池车应用场景的开发也会使柴油销路受阻，炼化企业需要加快转型步伐。

2.炼化企业绿色低碳转型发展的思考

以某大型炼化一体化企业为例，根据碳足迹情况，主要从用能端降碳、过程端降碳、消费端降碳等方面着手，推动全产业链低碳转型。

2.1 提高清洁能源占比  实现用能端降碳

该企业光伏装机的最大规模约30 MW，不足企业用电量的1%，清洁能源占比较低。该企业周边太阳能和风能资源丰富，若能合理布局，预计可布局约2 000 MW的海上光伏项目和300 MW的垂直式风力发电项目，年可发绿电约2.9 TW·h，减少碳排放约2.0 Mt。浙江省首个风光储一体化项目已在舟山港梅山港区开工，年发电量约59.17 GW·h，可实现梅山港区清洁用电34.53 GW·h，减少二氧化碳排放22.6 kt，该项目已实现首台6.25 MW风机机组的并网发电。

2.2探索氢电耦合应用  构建高效能源体系

除了与电、热耦合外，炼化企业还可探索“风光发电+氢储能”一体化应用新模式，中国石化新疆库车项目为解决新能源发电的稳定并网和资源闲置问题提供了路径和方法。该企业结合已有氢能产业优势，正在探索“风光发电+氢储能”一体化应用模式，打通风光电制氢的下游消纳环节。若将周边风电、光伏项目的20%发电量通过制氢的方式削峰填谷，年可生产绿氢10.4 kt，扣除加氢站所需氢气后，剩余氢气可用于生产绿色甲醇、绿色汽油调合组分等产品，把随机间歇性的不稳定能源转化为稳定的清洁燃料，实现清洁低碳、安全高效能源体系的构建。

2.3优化用能结构  实现过程端降碳

过程端碳排放主要包括燃烧排放和间接排放，过程端降碳的核心在于提高能效利用率^[2]。

（1）推动装置间的能量利用，形成局域网，进一步集成换热网络。该企业芳烃低温热综合利用项目通过建立包括对二甲苯歧化、乙烯等装置在内的低温热热能联合局域网，实现低品位热能的集中回收，通过甲醇等介质进行压力能回收，将富余的低温热与园区企业进行耦合^[3]，年减少碳排放约140.8 kt，获评当地十大节能案例。

（2）降低过程端热损失以实现节能降碳。该企业采用6层气凝胶+2层微孔硅酸钙+聚氨酯的复合保温方案，在设计工况下的温降为3~5℃/km，常规保温的温降（6～18 ℃/km）低，能耗大幅度降低^[4]。

2.4掺烧生物质燃料  实现用能端绿色化

近年来，该企业从生物质燃料的运输、入厂、质检、掺烧以及锅炉运行等多方面开展生物质燃料掺烧研究，目前掺烧生物质燃料的能力可达500 t/d，同时采用气力输送的方式，实现了生物质燃料与化石燃料的分别采样和计量。目前，动力中心锅炉已完成生物质燃料掺烧比例分别为5%、10%、15%的掺烧试验。2023年试掺烧生物质燃料约10 kt，实现二氧化碳减排量约15 kt。

2.5拓展绿色低碳及聚碳产品  实现消费端降碳

拓展绿色低碳及聚碳产品是石油化工企业在消费端降碳的重要途径，主要包括生物喷气燃料、燃料电池氢、绿氨、绿色甲醇等绿色低碳产品，以及高密度聚乙烯、碳纤维等聚碳产品。

2.5.1生物喷气燃料

航空运输业二氧化碳排放量约900 Mt/a，占全球二氧化碳排放总量的2.4%。随着欧盟持续加大生物燃料添加比例，添加生物喷气燃料成为航空领域低碳转型的重要途径之一。该企业对其生产的生物喷气燃料进行了全生命周期测算，与矿物喷气燃料相比，生物喷气燃料全生命周期的二氧化碳减排量约为80%，该生产装置满负荷运行时可减少二氧化碳排放量约80 kt/a。

2.5.2燃料电池氢

美国、日本、韩国等国家相继明确了氢能在能源体系中的定位，国内也在加速氢能产业布局。北京2022年冬奥会使用氢气点燃火炬并示范运行了1 000余辆氢能车，广东、浙江以及上海等地实现了燃料电池车的正式运营。

该企业拥有丰富的副产氢资源，结合当地的地理优势以及港航物流、石化物流等产业优势，在2021年6月建成了当地首座加氢站，先后实现了氢能通勤车、氢能重卡、氢能城际干线等的示范运行，并取得了浙江省首张加氢站燃气经营许可证，通过采用燃料电池氢代替成品油实现了汽车尾气减排。按照每吨氢气减少二氧化碳排放11.36 t测算，该加氢站满负荷运营时可供应燃料电池氢2 275t/a，减少碳排放量25.8 kt/a。

2.5.3绿氨、绿色甲醇等产品

光伏、风电项目生产的绿氢可以与氮气反应生产绿氨、与二氧化碳反应生产绿色甲醇等产品。绿氨、绿色甲醇可直接作为燃料供给内燃机，也可作为化工原料供化工行业绿色低碳转型。

2.6推广二氧化碳捕集技术

炼化企业的二氧化碳捕集技术主要聚焦在富氧燃烧技术和燃烧后捕集技术。富氧燃烧技术主要用在催化裂化装置、动力中心等，可提高燃烧效果、减少烟气排放损失，同时提高烟气中的二氧化碳浓度，有利于低成本开展CCS（碳捕集与封存）项目^[5]。燃烧后捕集技术适用范围更广，但由于普通烟气的压力和二氧化碳浓度都较低，捕集成本相对较高。国内首个百万吨级CCUS（碳捕集、利用与封存）项目——齐鲁石化-胜利油田CCUS项目于2022年8月29日投产，设计捕集二氧化碳1.0 Mt/a，实现驱油197.7 kt/a。

2.7研究塑料循环利用技术

欧盟《一次性塑料指令》要求到2025年PET（聚对苯二甲酸乙二酯）包装中含有质量占比为25%的PCR（消费后回收材料）组分。英国塑料包装税对少于30％再生塑料的包装征收每吨200英镑的税款。全世界十余个国家和地区已签署《塑料公约》，承诺到2025—2030年塑料包装中PCR组分质量占比在25%~30%。

目前日本等国家主要通过物理方式回收塑料，但占塑料产量45%左右的包装类塑料更适合采用化学方式回收。该企业正在研究通过物理+化学的方式实现塑料的循环利用，并拓展SAF（可持续航空燃料）原料来源，实现聚烯烃产业链的绿色低碳转型。据测算，相比化石路线，采用废塑料裂解法每生产1 t塑料可减少 3.6~5.6 t 碳排放，按照该企业聚烯烃产品中回收塑料占比30%测算，可减少碳排放量超2.0 Mt/a。

3.结  论

（1）炼化企业低碳转型需要向新能源领域开拓，可将光伏、风电等新能源不稳定的特点与炼化企业用氢、用电、用热等用能一体化优势进行互补，把随机间歇性的不稳定能源转化为稳定的清洁燃料，实现清洁低碳、安全高效能源体系的构建。

（2）炼化企业优化用能结构的潜力巨大，通过建立局域换热网络、采用新型高效保温等方式，可进一步挖潜实现节能降碳。

（3）掺烧生物质燃料是炼化企业绿色低碳转型的途径之一。该企业动力中心锅炉已完成生物质燃料掺烧比例分别为5%、10%、15%的掺烧试验，效果良好。

（4）拓展绿色低碳及聚碳产品，如生物喷气燃料、燃料电池氢、绿氨、绿色甲醇等绿色低碳产品，是炼化企业在产品端绿色转型的方向。炼化企业可结合实际情况研究绿色低碳转型方案。

（5）塑料循环利用是未来塑料产业链发展的方向，采用废塑料裂解法对废塑料进行循环利用，并拓展SAF原料来源，可实现聚烯烃产业链的绿色低碳转型，降碳效果明显。

参考文献

[1] 李宇静,梅相银.对乙烯产能成为全球第一的思考[J].中国石油和化工产业观察,2023(2):36-39.

[2] 史晓斐.多能耦合低碳炼油过程经济性与碳足迹分析[J].炼油技术与工程,2024,54(3):51-56.

[3] 周彬.对二甲苯装置实现芳烃资源最大化利用的改造策略[J].石油炼制与化工,2023,54(11):29-33.

[4] 顾黎东,郑建伟,施俊林,等.大口径高温高压蒸汽长距离输送管线保温设计方案研究[J].炼油技术与工程,2023, 53(12):42-47.

[5] 杨耀,刘涛,高永福,等.催化裂化富氧燃烧再生技术提升管中试试验[J].石化技术与应用,2023,41(5):352-356.