赵彤阳，吴文龙

 

 

《化学工业》专家观点：

 

       实现碳达峰、碳中和，是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，将给行各行业带来重大影响。

 

       为推动实现碳达峰、碳中和目标，我国将陆续发布重点领域和行业碳达峰实施方案和一系列支撑保障措施，构建起碳达峰、碳中和“1+N”政策体系。2021年10月24日，中共中央、国务院发布了《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》（以下简称《意见》），在碳达峰、碳中和政策体系中发挥统领作用，是“1+N”中的“1”。2021年10月26日，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》（以下简称《方案》），是碳达峰阶段的总体部署，是“N”中为首的政策文件。

 

       石化化工是国民经济的支柱产业之一，同时也是高耗能、高排放产业，是《意见》和《方案》中明确关注的重点领域。《意见》中指出：“出台煤电、石化、煤化工等产能控制政策。未纳入国家有关领域产业规划的，一律不得新建改扩建炼油和新建乙烯、对二甲苯、煤制烯烃项目”。《方案》中将推动石化化工领域碳达峰作为工业领域碳达峰行动的重要组成部分，提出了“优化产能规模和布局、严格项目准入、引导企业转变用能方式、优化产品结构、鼓励企业节能升级改造”等行动措施。有关部门和单位正在根据《方案》部署，细化石化化工碳达峰相关行动和措施，编制石化化工碳达峰实施方案。碳达峰、碳中和相关政策体系的出台，将对我国石化化工产业发展带来重大和深远的影响。

 

       烯烃行业是石化化工产业的重要组成部分，是基础石化向有机原料、合成材料、化工新材料和专用化学品等下游产业链延伸的关键环节，为下游各行业提供原材料，是国民经济发展的物质基础。由于下游需求保持高速增长，我国烯烃及下游衍生物长期供不应求，目前还有大量产品依赖进口。烯烃下游产品高端化、差异化空间大，烯烃下游的化工新材料产品在我国产业升级过程中发挥着重要作用。在炼油、化肥、氯碱等传统行业产能过剩和同质化竞争问题日益突出的情况下，烯烃行业成为我国石化化工产业高质量发展的重要方向。在下游需求、产业政策、技术进步等多重因素刺激下，目前我国烯烃行业正处于新的一轮扩产高峰，“十四五”至“十五五”期间仍将有大量新增产能。

 

       在全社会致力于实现碳达峰、碳中和的背景下，烯烃行业面临艰巨的挑战，作为高耗能、高排放行业，碳达峰、碳中和相关政策的出台将给烯烃行业发展带来新的制约。烯烃行业需要在“1+N”政策体系的指导下，采用绿色、低碳的原料和工艺路线，研究碳达峰、碳中和路径，制定碳达峰行动方案，确保为全国2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和目标做出应有贡献。

 

       1.烯烃生产碳排放情况与特点

 

       根据中国碳核算数据库（CEADs）数据，根据终端能源消费量核算，2019年我国表观CO2排放量104.34亿吨。根据我国能源消费数据测算，2020年我国表观CO2排放量约105亿吨 。2020年石化化工行业CO2排放量约14.8亿吨（含外购热力、电力带来的间接排放）。2020年，我国以烯烃为主要目标产品的生产工艺蒸汽裂解、煤/甲醇制烯烃、丙烷脱烃等（不考虑炼厂副产丙烯）。不同的烯烃生产工艺路线的碳排放特点差异较大。

 

       蒸汽裂解装置是在高温和水蒸气存在的条件下发生分子断裂和脱氢反应生产烯烃，目前主流蒸汽裂解装置单位烯烃（乙烯+丙烯）燃动能耗在400~430千克标油/吨烯烃。蒸汽裂解制烯烃主要的CO2排放来自裂解炉燃料气燃烧，约占整个生产过程碳排放的80%以上，少部分来自驱动各种压缩机所需的蒸汽和电力带来的碳排放，约占15%~20%，工业生产过程排放较少，主要是烧焦产生的部分CO2排放，约占总排放量的1%。装置规模是影响蒸汽裂解碳排放强度的重要因素，装置规模越大，裂解和分离过程效率越高，吨烯烃排放强度越低。百万吨级以上的大型裂解装置吨烯烃排放强度约为30万吨级小裂解装置的2/3。综合计算，百万吨级规模石脑油蒸汽裂解装置CO2排放强度约为1吨CO2/吨烯烃 （乙烯+丙烯）。若采用液化气、乙烷等轻质原料，CO2排放强度可达到0.8吨CO2/吨烯烃（乙烯+丙烯）以下。

 

       丙烷脱氢以丙烷为原料，在催化剂作用下发生脱氢反应生产丙烯。当前主流丙烷脱氢装置燃动能耗在400~500千克标油/吨丙烯，略高大规模蒸汽裂解装置吨烯烃能耗，其中Lummus公司的Catofin固定床工艺能耗低于UOP公司的Oleflex移动床工艺。丙烷脱氢装置的主要能耗来自驱动压缩机所需的蒸汽，以及加热炉所需的燃料气。根据规模和工艺技术的不同，吨烯烃CO2排放量约为1.2~1.4吨CO2/吨烯烃，单位产品排放强度高于大规模的蒸汽裂解装置。

 

       煤/甲醇制烯烃的CO2排放可分为两个环节，即煤制甲醇和甲醇制烯烃。其中，煤制甲醇环节是CO2排放的主要来源。由于煤炭原料氢碳比低，煤气化合成气不能满足甲醇合成氢碳比2.0的要求，需要通过水煤气变换将CO转化为CO2并生成氢气，以满足甲醇合成要求的碳氢比，这一过程产生大量的CO2排放。另外，大型煤气化装置一般采用纯氧氧化，需要大规模的空分装置和锅炉驱动，燃料煤燃烧也产生大量CO2排放。目前主流工艺吨甲醇CO2排放约为3吨CO2/吨甲醇。甲醇制烯烃（MTO）过程的主要能耗来自蒸汽和电力，吨烯烃排放约为1.3吨CO2/吨烯烃（乙烯+丙烯）。综合煤制甲醇环节和甲醇制烯烃环节，煤制烯烃（CTO）吨烯烃排放约为10吨CO2/吨烯烃（乙烯+丙烯）左右。

 

       详细内容请见《化学工业》2022年第1期