“十四五”炼化行业碳减排路径

导读：“十四五”期间，中国炼化行业面临的主要挑战是在碳排放达峰、碳中和的“双碳”目标下，石油需求渐进峰值，产品结构变化显著，化工原料需求增长快于成品油，而炼化行业产能投资建设热情不减。今后，为适应“双循环”发展格局的要求，炼化行业将加快供给侧结构调整，深化区域价值链融合，利润变化将促进“油转化工”的变革。技术创新尤其是能源结构调整、系统优化、“绿氢”和“绿电”化学等，将成为炼化行业实现“双碳”目标的关键。

 

“十四五”期间，中国炼化行业面临的主要挑战是在碳排放达峰、碳中和的“双碳”目标下，石油需求渐进峰值，产品结构变化显著，化工原料需求增长快于成品油，而炼化行业产能投资建设热情不减。

 

今后，为适应“双循环”发展格局的要求，炼化行业将加快供给侧结构调整，深化区域价值链融合，利润变化将促进“油转化工”的变革。技术创新尤其是能源结构调整、系统优化、“绿氢”和“绿电”化学等，将成为炼化行业实现“双碳”目标的关键。

 

市场环境面临新挑战

 

近年来，中国炼油化工行业在规模实力、结构调整、质量升级、体制改革等方面取得了长足的进步。但与高质量发展的要求相比，我国在实现“石化强国”的路上，炼化行业还存在着许多问题，需要在发展过程中解决。例如，产能过剩的问题、原油对外依存度过高的问题、高端产品自给率偏低的问题、安全环保的问题等。

 

“双碳”目标倒逼石油消费提前达峰。实现“双碳”目标，重点在于能源结构的快速调整和节能降耗的力度加大。石油作为一个主要的化石能源品种，未来消费增长势必受到限制。2013年，中国石化集团经济技术研究院在“中国石油消费峰值研究”中推断，中国的石油需求将在2027年前后达峰。如果全社会加大调整力度，估计达峰时间还会提前。

 

石油产品消费结构会发生变化。石油产品消费结构发生变化，主要体现在不同产品需求达峰的时间点并不相同。其中，柴油消费已经进入平台期，并有缓步下降趋势，主要是因为中国进入工业化后期，钢铁、煤炭、水泥等大宗商品需求达峰，与之相关的公路运输量下降。预计，汽油消费很快会出现同样情况，虽然汽油车保有量仍然在增长，但“十四五”期间新能源汽车的替代在加快。

 

炼化投资热点仍然在中国加剧市场竞争的压力。从目前公开的企业规划资料看，“十四五”期间仍然是炼油和化工产能建设的投资高峰期。到2025年，中国炼油加工规模将接近10亿吨/年，乙烯装置产能将超过6300万吨/年，均跃居全球第一。从区域市场来看，成品油传统过剩地区辽宁省和山东省，由于加大结构调整，资源富余压力略有缓解；浙江省和广东省将出现大量过剩，2025年沿海地区成品油出口量将达6500万吨以上。

 

技术突破是关键

 

炼化行业加工过程的二氧化碳排放占全国总量的5%左右，受到社会极大关注，主要原因是中国石油对外依存度高，下游交通领域排放量大，废旧塑料(8305, 75.00, 0.91%)污染严重。要实现“双碳”目标，炼化行业必须提高对碳减排的认识，加强节能降耗和能源结构快速调整，积极推进技术创新。

 

除此之外，要实现炼化行业的“双碳”目标，政策引导非常重要。政府既要引导企业生产满足国内需求，也要限制和淘汰落后产能；将能耗和环保评价标准与税费征收相结合，通过市场化手段倒逼低效产能退出市场，推动新旧动能转换；对于不同区域，采取碳排放指标定量控制，倒逼企业利用园区特点进行统筹，调整产业和产品结构，开启低碳发展的新模式。

 

要实现“双碳”目标，炼化行业的节能降耗和能源结构快速调整同样重要，特别是2030年前。在所有路径措施中，技术创新显得尤为重要。与“十三五”相比，我国“十四五”炼化行业技术创新的内容和方向将发生较大变化，即由规模化、清洁化技术转向“油转化工”与节能减排技术，具体包括如下技术。

 

能源系统的优化技术。包括总体用能改进（物流优化＋能源结构优化）、工艺装置优化、装置间热集成、低温热综合利用和公用工程系统优化5个相互关联过程的实施，为炼化企业节能减排奠定基础。

 

低碳燃料和原料的替代技术。一是稳妥推进行业“煤改气”“煤改电”，减少工业用电中煤电的比重，控制化石能源的消费量，降低碳排放强度；二是制氢路线清洁化的技术，目前炼化行业制氢主要是以煤炭等化石能源为主的“灰氢”技术，今后要开发以化石能源制氢＋二氧化碳捕集与封存（CCS）脱碳的“蓝氢”技术，以及非化石能源发电制“绿氢”的技术，逐步提高自发“绿电”比例。

 

高选择性、低能耗的加工技术。炼化催化剂改进和工艺优化，是降低装置能耗的重要途径。例如，应用原油直接制烯烃技术，“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）收率可达37%～44%，节省了炼油中间步骤，既实现“油转化工”，也降低了过程能耗；丙烷脱氢技术能耗较高，但是利用丙烷催化氧化脱氢技术，开发非铂贵金属高效催化剂，选择性高，可达到低排放的目的。

 

生物燃料生产技术。本质上是一种二氧化碳循环利用技术，由于减少石油的使用，从而达到碳减排的目的。发展以非粮作物为原料的醇类燃料生产技术，逐步解决原料加工、定向转化和生产成本等问题。扩大生物柴油装置的原料来源，开发先进的低成本、短流程、高收率生产工艺。生物航空煤油生产技术的原料来源于不同类型的动植物油脂，优选具有高脱金属能力和容金属能力的催化剂，通过加氢转化可获得航空煤油等燃料。

 

塑料绿色循环利用技术。提高一次性塑料机械回收和单体回收的比例，通过热解技术增加回用料塑料，减少原生料的消耗，即可减少化工原料的需求，从而降低碳排放。利用二氧化碳生产可降解塑料也是一种碳循环利用的技术，部分降低原生料的需求。例如，通过植物的光合作用，将二氧化碳和水转化为乳酸，再通过直接或间接缩聚生产聚乳酸（PLA）可降解塑料。

 

“绿电”的化学反应技术。例如，电加热蒸汽裂解技术，碳氢化合物分解成烯烃和芳烃需要消耗大量的能量，相关反应需要在850℃时才会发生。目前，业内主要是通过燃烧化石燃料来完成升温，通过电力驱动加热过程可切实减少二氧化碳排放。使用可再生电力时，这项具有颠覆性的技术有望实现高达90%的减排比例。

 

二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术。捕集石油化工生产过程中排放的二氧化碳，依托上游油气田进行封存，助力炼化行业实现净零碳排放。开发化学法二氧化碳资源化利用技术，通过二氧化碳催化转化等技术路线合成化学品或燃料；开发生物法二氧化碳资源化利用技术，通过生物发酵技术生产生物燃料或化学品。