中國工程院院士孫麗麗 | 以多能互補的耦合體係助石化行業減碳
2022-10-14 17:08:33 admin
石化行業的發展關乎產業鏈供應鏈安全穩定、民生福祉改善，但其產業鏈條長、產品種類多、關聯覆蓋廣，減碳並非易事。統計顯示，2020年全行業所排放的二氧化碳大約占到全社會排放總量的5%。在加工轉化過程中，約有25%的化石能源用於加熱、驅動設備等環節，其餘則通過產品將碳排放延伸至終端消費領域。
早前，工信部等六部門聯合印發的《關於“十四五”推動石化化工行業高質量發展的指導意見》提出，到2025年，基本形成自主創新能力強、結構布局合理、綠色安全低碳的高質量發展格局。節能降碳怎麽做？綠色發展怎麽走？在近日舉行的2022全球能源轉型高層論壇上，中國工程院院士、全國工程勘察設計大師孫麗麗給出了建議。
孫麗麗用一組數據展示了行業現狀：2021年，我國煉油規模達到9億噸、位列世界第二，乙烯、PX、合成樹脂、合成橡膠、合成纖維等產能均為世界第一，全國規模以上企業數量多達2.69萬家。門類齊全、品種配套、技術先進、具有較強競爭力的石化工業體係，為滿足人民日益增長的物質生活需要、保障國家能源安全、促進經濟發展作出重要貢獻。
但同時，高碳排放的現實不可忽視。孫麗麗坦言，其生產就是化石能源通過化學反應和物理分離等複雜過程，轉化為清潔油品和化工材料。“這麽重要的一個行業，既是能量提供者，也是能源消耗大戶。經濟社會發展對石化產品的需求仍在不斷增長，尤其是高端化工材料保障水平還有欠缺，解決好發展與清潔低碳的矛盾已成為重要任務。”
孫麗麗認為，麵對“雙碳”目標，石化行業麵臨著四大主要挑戰：基於現有工藝技術與工程技術，難以係統性解決節能降碳問題；基於現有加工路線，難以滿足“減油增化”的市場發展需要；現有工程裝備難以匹配新工藝和新用能係統；廢棄物循環高效利用，碳捕捉、封存和利用等技術攻關及工業應用亟待突破。
“多年來，工藝及節能降耗技術的發展，帶動行業能耗水平取得了長足進步，但是相關技術也已進入平台期，很難持續解決減碳問題。為滿足市場需求，行業自身還在向著中下遊產業鏈及高端化學品的方向延伸，在此過程中又會持續增加碳排放。轉型深度越深、產業鏈越長、碳排放越高，越需要跳出傳統思路進行創新。與之相配套的裝備也要更新，能夠匹配新的工藝過程，並保障用能係統安全穩定可靠。”孫麗麗表示。
如何破解難題？孫麗麗提出“構建多能互補的能源耦合體係”的思路——以化石能源作為原料，用於生產潔淨能源及化工品、化工材料，以風能、光能、地熱能、生物質能及核能等多種能源作為生產過程的能源提供者。讓生產過程耦合利用多種能源，充分發揮不同能源的屬性和特征，進而實現能源結構低碳化、資源利用高價值化、廢棄物回收資源化並兼具經濟性。
“也就是說，按照不同資源條件和用能對象，采取多種類型能源相互補充的方式。石油可以生產碳材料、化工新材料、清潔油品等，那就讓它回歸原料本色，太陽能、風能、核能等作為能量的提供者，為生產過程供能。由此，滿足各自需要、發揮各自特性，更好地保護生態環境。”孫麗麗進一步解釋。
對標石化行業清潔低碳高質量發展要求，堅持目標導向、問題導向和體係思維，具體可從三方麵展開路徑攻關。“首先是對石化行業用能需求和多種能源供應特征的分析。不是所有能源都可以用其他能源來代替，比如有些流程工業屬於高危，需要保安保穩，91久久婷婷国产综合精品青草就得把工藝需求和裝備製造能力結合起來進行係統性分析。”孫麗麗稱。
其次，分別是能源耦合支撐和耦合體係構建，包括關鍵技術、能源管控模式的創新，體係目標和耦合規則的建立以及耦合體係效果評估等內容。孫麗麗舉例：“太陽能、風能受到環境、時空等因素影響，而流程工業的最大特點是需要連續生產，保證生產的穩定性和安全性。如何讓其與間斷性的可再生能源更好結合？這就需要關鍵技術支撐，並要製定體係目標、耦合有原則，對其效果展開係統評估。”
新思路的落地需要過程。孫麗麗直言，目前仍有四個重大難題待解決，即以傳統流程的重構再造，解決工藝技術創新和變革問題；以能源係統設備升級，保障能源管理水平持續提升、滿足工藝過程需要；保障多種能源供給過程中的安全穩定性；建立能源管理機製，製定產業政策和標準規範。
對此，實踐探索已經展開。例如，國家發改委去年10月發布的《石化化工重點行業嚴格能效約束推動節能降碳行動方案（2021-2025年）》，鼓勵石化基地或大型園區開展核電供熱、供電示範應用，為核能與石化多能耦合體係構建提供了參考。“小型高溫氣冷堆技術已取得顯著進步，具有安全性好、出口溫度高等優點，提供的高品質蒸汽可涵蓋石化主要用氣需求。從化工行業來講，自身也需要做綠電、綠氫、供暖、海水淡化等一係列工作，前者正好可以為化工生產提供‘氫、汽、水、熱、電’。”孫麗麗表示。
再如，傳統石油煉製、加工轉化過程複雜，一個煉廠可有多達40種以上工藝技術，難免加劇能耗及碳排放。通過流程再造，開發基於裂解新技術的煉化耦合新工藝，形成短流程最大化生產化學品，綜合能耗由此降低。其過程還可加入用能係統再電氣化，開發研製大型關鍵裝備電氣化替代的關鍵技術。比如將原有的燃料加熱爐改為電加熱爐，基於千萬噸原油加工規模，替代後每年可節省約134萬噸標準燃料，既拓寬了綠電應用場景，又提升了應用效率。
“新型煉化耦合新技術、油煤化一體化等進步，促進不同產業鏈融合，拓展了化石燃料高效利用途徑。新能源快速發展則提供了更好的廣闊應用場景，用能替代後，可充分發揮化石能源資源屬性，用同樣的原油資源生產更多的清潔原料、化工品和化學品、高端新材料、特色油品。”孫麗麗稱。
資料來源：中國能源報（記者：朱妍）、石化行業走出去聯盟
減碳麵臨四大主要挑戰
讓生產過程耦合多種能源
四個重大難題亟待解決
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