趙彤陽(yáng)，吳文龍

 

 

《化學(xué)工業(yè)》專(zhuān)家觀點(diǎn)：

 

       實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，是黨中央經(jīng)過(guò)深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，將給行各行業(yè)帶來(lái)重大影響。

 

       為推動(dòng)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，我國(guó)將陸續(xù)發(fā)布重點(diǎn)領(lǐng)域和行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案和一系列支撐保障措施，構(gòu)建起碳達(dá)峰、碳中和“1+N”政策體系。2021年10月24日，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布了《中共中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《意見(jiàn)》），在碳達(dá)峰、碳中和政策體系中發(fā)揮統(tǒng)領(lǐng)作用，是“1+N”中的“1”。2021年10月26日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《方案》），是碳達(dá)峰階段的總體部署，是“N”中為首的政策文件。

 

       石化化工是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，同時(shí)也是高耗能、高排放產(chǎn)業(yè)，是《意見(jiàn)》和《方案》中明確關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域?！兑庖?jiàn)》中指出：“出臺(tái)煤電、石化、煤化工等產(chǎn)能控制政策。未納入國(guó)家有關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的，一律不得新建改擴(kuò)建煉油和新建乙烯、對(duì)二甲苯、煤制烯烴項(xiàng)目”?！斗桨浮分袑⑼苿?dòng)石化化工領(lǐng)域碳達(dá)峰作為工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰行動(dòng)的重要組成部分，提出了“優(yōu)化產(chǎn)能規(guī)模和布局、嚴(yán)格項(xiàng)目準(zhǔn)入、引導(dǎo)企業(yè)轉(zhuǎn)變用能方式、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、鼓勵(lì)企業(yè)節(jié)能升級(jí)改造”等行動(dòng)措施。有關(guān)部門(mén)和單位正在根據(jù)《方案》部署，細(xì)化石化化工碳達(dá)峰相關(guān)行動(dòng)和措施，編制石化化工碳達(dá)峰實(shí)施方案。碳達(dá)峰、碳中和相關(guān)政策體系的出臺(tái)，將對(duì)我國(guó)石化化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)重大和深遠(yuǎn)的影響。

 

       烯烴行業(yè)是石化化工產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是基礎(chǔ)石化向有機(jī)原料、合成材料、化工新材料和專(zhuān)用化學(xué)品等下游產(chǎn)業(yè)鏈延伸的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為下游各行業(yè)提供原材料，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于下游需求保持高速增長(zhǎng)，我國(guó)烯烴及下游衍生物長(zhǎng)期供不應(yīng)求，目前還有大量產(chǎn)品依賴(lài)進(jìn)口。烯烴下游產(chǎn)品高端化、差異化空間大，烯烴下游的化工新材料產(chǎn)品在我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。在煉油、化肥、氯堿等傳統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩和同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題日益突出的情況下，烯烴行業(yè)成為我國(guó)石化化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要方向。在下游需求、產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)進(jìn)步等多重因素刺激下，目前我國(guó)烯烴行業(yè)正處于新的一輪擴(kuò)產(chǎn)高峰，“十四五”至“十五五”期間仍將有大量新增產(chǎn)能。

 

       在全社會(huì)致力于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的背景下，烯烴行業(yè)面臨艱巨的挑戰(zhàn)，作為高耗能、高排放行業(yè)，碳達(dá)峰、碳中和相關(guān)政策的出臺(tái)將給烯烴行業(yè)發(fā)展帶來(lái)新的制約。烯烴行業(yè)需要在“1+N”政策體系的指導(dǎo)下，采用綠色、低碳的原料和工藝路線，研究碳達(dá)峰、碳中和路徑，制定碳達(dá)峰行動(dòng)方案，確保為全國(guó)2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

 

       1.烯烴生產(chǎn)碳排放情況與特點(diǎn)

 

       根據(jù)中國(guó)碳核算數(shù)據(jù)庫(kù)（CEADs）數(shù)據(jù)，根據(jù)終端能源消費(fèi)量核算，2019年我國(guó)表觀CO2排放量104.34億噸。根據(jù)我國(guó)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)測(cè)算，2020年我國(guó)表觀CO2排放量約105億噸 。2020年石化化工行業(yè)CO2排放量約14.8億噸（含外購(gòu)熱力、電力帶來(lái)的間接排放）。2020年，我國(guó)以烯烴為主要目標(biāo)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝蒸汽裂解、煤/甲醇制烯烴、丙烷脫烴等（不考慮煉廠副產(chǎn)丙烯）。不同的烯烴生產(chǎn)工藝路線的碳排放特點(diǎn)差異較大。

 

       蒸汽裂解裝置是在高溫和水蒸氣存在的條件下發(fā)生分子斷裂和脫氫反應(yīng)生產(chǎn)烯烴，目前主流蒸汽裂解裝置單位烯烴（乙烯+丙烯）燃動(dòng)能耗在400~430千克標(biāo)油/噸烯烴。蒸汽裂解制烯烴主要的CO2排放來(lái)自裂解爐燃料氣燃燒，約占整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程碳排放的80%以上，少部分來(lái)自驅(qū)動(dòng)各種壓縮機(jī)所需的蒸汽和電力帶來(lái)的碳排放，約占15%~20%，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放較少，主要是燒焦產(chǎn)生的部分CO2排放，約占總排放量的1%。裝置規(guī)模是影響蒸汽裂解碳排放強(qiáng)度的重要因素，裝置規(guī)模越大，裂解和分離過(guò)程效率越高，噸烯烴排放強(qiáng)度越低。百萬(wàn)噸級(jí)以上的大型裂解裝置噸烯烴排放強(qiáng)度約為30萬(wàn)噸級(jí)小裂解裝置的2/3。綜合計(jì)算，百萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模石腦油蒸汽裂解裝置CO2排放強(qiáng)度約為1噸CO2/噸烯烴 （乙烯+丙烯）。若采用液化氣、乙烷等輕質(zhì)原料，CO2排放強(qiáng)度可達(dá)到0.8噸CO2/噸烯烴（乙烯+丙烯）以下。

 

       丙烷脫氫以丙烷為原料，在催化劑作用下發(fā)生脫氫反應(yīng)生產(chǎn)丙烯。當(dāng)前主流丙烷脫氫裝置燃動(dòng)能耗在400~500千克標(biāo)油/噸丙烯，略高大規(guī)模蒸汽裂解裝置噸烯烴能耗，其中Lummus公司的Catofin固定床工藝能耗低于UOP公司的Oleflex移動(dòng)床工藝。丙烷脫氫裝置的主要能耗來(lái)自驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)所需的蒸汽，以及加熱爐所需的燃料氣。根據(jù)規(guī)模和工藝技術(shù)的不同，噸烯烴CO2排放量約為1.2~1.4噸CO2/噸烯烴，單位產(chǎn)品排放強(qiáng)度高于大規(guī)模的蒸汽裂解裝置。

 

       煤/甲醇制烯烴的CO2排放可分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，即煤制甲醇和甲醇制烯烴。其中，煤制甲醇環(huán)節(jié)是CO2排放的主要來(lái)源。由于煤炭原料氫碳比低，煤氣化合成氣不能滿足甲醇合成氫碳比2.0的要求，需要通過(guò)水煤氣變換將CO轉(zhuǎn)化為CO2并生成氫氣，以滿足甲醇合成要求的碳?xì)浔龋@一過(guò)程產(chǎn)生大量的CO2排放。另外，大型煤氣化裝置一般采用純氧氧化，需要大規(guī)模的空分裝置和鍋爐驅(qū)動(dòng)，燃料煤燃燒也產(chǎn)生大量CO2排放。目前主流工藝噸甲醇CO2排放約為3噸CO2/噸甲醇。甲醇制烯烴（MTO）過(guò)程的主要能耗來(lái)自蒸汽和電力，噸烯烴排放約為1.3噸CO2/噸烯烴（乙烯+丙烯）。綜合煤制甲醇環(huán)節(jié)和甲醇制烯烴環(huán)節(jié)，煤制烯烴（CTO）噸烯烴排放約為10噸CO2/噸烯烴（乙烯+丙烯）左右。

 

       詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)見(jiàn)《化學(xué)工業(yè)》2022年第1期