“双碳”背景下煤化工产业绿色低碳发展路径探讨
新标准公布实施,石化和煤化工企业的运营成本不断增加,再加上一些地区和部门在监督执纪过程中,不论企业是否达标,采取简单粗暴的“一刀切”方式,还有的地区在贯彻政策和标准时层层加码,对石化和煤化工企业的正常生产经营造成了较大影响。此外,近年化工行业安全事故频发,环保不达标情况仍大量存在,对行业平稳健康发展带来较大干扰。一批涉化工业园区距离“规划先行、管理规范、绿色发展”还有较大差距。在环境保护、绿色发展的整体要求下,化工企业面临的挑战和任务都很艰巨,必须下气力彻底解决“三废”问题,实现绿色、低碳和可持续健康发展。
“双碳”背景下煤化工产业绿色低碳发展路径
习近平总书记在党的二十大报告中指出,“深入推进能源革命,加强煤炭清洁高效利用”。煤炭具有天然的高碳属性,对煤化工产业来说,在“双碳”战略和“两高”受限背景下,必须坚持煤炭清洁高效利用方向,强化产业政策引导、工程示范和财税金融支持,通过以下路径来实现碳减排和绿色发展。
(一)技术减排路径
煤化工产业绿色低碳发展的必经路径是通过技术创新来实现减排,一是通过技术创新减少煤化工工艺过程中的碳排放,二是通过技术创新实现二氧化碳的资源化利用。
1、工艺过程减排
工艺过程碳排放是煤化工碳排放的最主要来源,主要原因是由于煤炭中的碳多氢少,而煤化工产品中则是碳少氢多,必须用水来补充氢,而目前煤化工的常用方法是用一氧化碳和水反应生产氢,副产大量二氧化碳。所以,从工艺过程降低碳排放的路径有两条:一是降低产品的氢碳比,生产含碳多,或者含碳氧多、氢少的产品;二是通过别的途径来补充氢(不用一氧化碳和水反应)。
(1)优化煤化工产品结构,增加含氧化合物和碳纤维等产品
充分利用现有煤化工产能及产品特性,加强技术改造升级,优化产品结构,在大力生产甲醇、乙醇、乙二醇等含氧化合物的同时,推广煤基新型材料,尽快在可降解材料、碳素材料等领域取得突破。发挥直接液化油品“一大三高四低”(大比重,高热值、高热容、高热安定性,低凝点、低硫、低氮、低芳烃)特性,重点生产高清洁油品及航空煤油等特种油品;利用间接液化油品直链烷烃、α-烯烃含量高等特性,重点向下游PAO(PolyAlphaOlefin,聚α烯烃)、润滑油等高价值方向发展;烯烃方向重点开发高端牌号;乙二醇向下游发展PGA(PolyglycolicAcido,聚乙醇酸)等可降解塑料等,提高产品附加值,降低单位增加值的碳排放强度。
(2)与新能源制氢耦合,减少工艺过程中碳的产生
作为氢能产业链中的一种近零碳排放的制氢方式,电解水制氢被寄予厚望。当前,电解水制氢的成本中电费成本占比高达80%左右,如以每度0.4元电费计,制氢成本约为每公斤22元,约为以煤价每吨800元测算的煤制氢成本的1.6倍。随着制氢技术及“绿电”成本的下降,未来“绿氢”成本仍有较大下降空间。当电费下降至每度0.25元,电解水制氢可以与当前煤制氢成本相当。通过打通电解水制“绿氢”“绿氧”成套技术、电解水制氢与煤制油化工产业耦合成套技术工艺流程,煤化工工艺过程碳排放可降低95%。
2、二氧化碳资源化利用
积极开展二氧化碳捕获利用与封存(CarbonCapture,UtilizationandStorage,简称CCUS)技术研发与应用示范,针对捕集、压缩、运输、注入、封存等全链条技术单元之间的兼容性与集成优化,突破大规模CCUS全流程工程相关技术瓶颈,布局实施CCUS全链条示范项目;加速突破高性价比的二氧化碳吸收/吸附材料开发、大型反应器设计、长距离二氧化碳管道运输等核心技术,促进CCUS产业集群发展。规划布局建设CCUS基础设施,形成二氧化碳运输与封存共享网络,建成一批CCUS产业促进中心,推动CCUS技术与不同碳排放领域与行业的耦合集成。积极布局以二氧化碳为原料的全新碳基化学工业,加快二氧化碳合成甲醇、可降解塑料、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、低分子量二氧化碳共聚物等产品开发和规模化产业化。
(二)政策减排路径
煤炭具有天然的高碳属性,对煤化工产业来说,在“双碳”战略和“两高”受限背景下,必须坚持煤炭清洁高效利用方向,强化产业政策引导、工程示范和财税金融支持。
1、强化产业政策引导
依据煤化工产业发展实际,进一步完善煤化工产业政策体系,引导煤化工企业尽快淘汰落后产能,通过优化生产工艺提高能效并减少二氧化碳排放;引导企业积极开发高端化、高附加值产品,增强产品竞争力;引导新建项目采用先进工艺技术,推动行业绿色低碳转型;鼓励产业协作,引导煤-化-电-热一体化发展,推进煤化工与石油化工、冶金、化纤、电力等传统产业融合,与风能、太阳能、地热能、生物质能、氢能等新能源融
“双碳”背景下煤化工产业绿色低碳发展路径
习近平总书记在党的二十大报告中指出,“深入推进能源革命,加强煤炭清洁高效利用”。煤炭具有天然的高碳属性,对煤化工产业来说,在“双碳”战略和“两高”受限背景下,必须坚持煤炭清洁高效利用方向,强化产业政策引导、工程示范和财税金融支持,通过以下路径来实现碳减排和绿色发展。
(一)技术减排路径
煤化工产业绿色低碳发展的必经路径是通过技术创新来实现减排,一是通过技术创新减少煤化工工艺过程中的碳排放,二是通过技术创新实现二氧化碳的资源化利用。
1、工艺过程减排
工艺过程碳排放是煤化工碳排放的最主要来源,主要原因是由于煤炭中的碳多氢少,而煤化工产品中则是碳少氢多,必须用水来补充氢,而目前煤化工的常用方法是用一氧化碳和水反应生产氢,副产大量二氧化碳。所以,从工艺过程降低碳排放的路径有两条:一是降低产品的氢碳比,生产含碳多,或者含碳氧多、氢少的产品;二是通过别的途径来补充氢(不用一氧化碳和水反应)。
(1)优化煤化工产品结构,增加含氧化合物和碳纤维等产品
充分利用现有煤化工产能及产品特性,加强技术改造升级,优化产品结构,在大力生产甲醇、乙醇、乙二醇等含氧化合物的同时,推广煤基新型材料,尽快在可降解材料、碳素材料等领域取得突破。发挥直接液化油品“一大三高四低”(大比重,高热值、高热容、高热安定性,低凝点、低硫、低氮、低芳烃)特性,重点生产高清洁油品及航空煤油等特种油品;利用间接液化油品直链烷烃、α-烯烃含量高等特性,重点向下游PAO(PolyAlphaOlefin,聚α烯烃)、润滑油等高价值方向发展;烯烃方向重点开发高端牌号;乙二醇向下游发展PGA(PolyglycolicAcido,聚乙醇酸)等可降解塑料等,提高产品附加值,降低单位增加值的碳排放强度。
(2)与新能源制氢耦合,减少工艺过程中碳的产生
作为氢能产业链中的一种近零碳排放的制氢方式,电解水制氢被寄予厚望。当前,电解水制氢的成本中电费成本占比高达80%左右,如以每度0.4元电费计,制氢成本约为每公斤22元,约为以煤价每吨800元测算的煤制氢成本的1.6倍。随着制氢技术及“绿电”成本的下降,未来“绿氢”成本仍有较大下降空间。当电费下降至每度0.25元,电解水制氢可以与当前煤制氢成本相当。通过打通电解水制“绿氢”“绿氧”成套技术、电解水制氢与煤制油化工产业耦合成套技术工艺流程,煤化工工艺过程碳排放可降低95%。
2、二氧化碳资源化利用
积极开展二氧化碳捕获利用与封存(CarbonCapture,UtilizationandStorage,简称CCUS)技术研发与应用示范,针对捕集、压缩、运输、注入、封存等全链条技术单元之间的兼容性与集成优化,突破大规模CCUS全流程工程相关技术瓶颈,布局实施CCUS全链条示范项目;加速突破高性价比的二氧化碳吸收/吸附材料开发、大型反应器设计、长距离二氧化碳管道运输等核心技术,促进CCUS产业集群发展。规划布局建设CCUS基础设施,形成二氧化碳运输与封存共享网络,建成一批CCUS产业促进中心,推动CCUS技术与不同碳排放领域与行业的耦合集成。积极布局以二氧化碳为原料的全新碳基化学工业,加快二氧化碳合成甲醇、可降解塑料、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、低分子量二氧化碳共聚物等产品开发和规模化产业化。
(二)政策减排路径
煤炭具有天然的高碳属性,对煤化工产业来说,在“双碳”战略和“两高”受限背景下,必须坚持煤炭清洁高效利用方向,强化产业政策引导、工程示范和财税金融支持。
1、强化产业政策引导
依据煤化工产业发展实际,进一步完善煤化工产业政策体系,引导煤化工企业尽快淘汰落后产能,通过优化生产工艺提高能效并减少二氧化碳排放;引导企业积极开发高端化、高附加值产品,增强产品竞争力;引导新建项目采用先进工艺技术,推动行业绿色低碳转型;鼓励产业协作,引导煤-化-电-热一体化发展,推进煤化工与石油化工、冶金、化纤、电力等传统产业融合,与风能、太阳能、地热能、生物质能、氢能等新能源融