趙彤陽，吳文龍

 

 

《化學工業》專家觀點：

 

       實現碳達峰、碳中和，是黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策，事關中華民族永續發展和構建人類命運共同體。實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，將給行各行業帶來重大影響。

 

       為推動實現碳達峰、碳中和目標，我國將陸續發布重點領域和行業碳達峰實施方案和一系列支撐保障措施，構建起碳達峰、碳中和“1+N”政策體系。2021年10月24日，中共中央、國務院發布了《中共中央、國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》（以下簡稱《意見》），在碳達峰、碳中和政策體系中發揮統領作用，是“1+N”中的“1”。2021年10月26日，國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》（以下簡稱《方案》），是碳達峰階段的總體部署，是“N”中為首的政策文件。

 

       石化化工是國民經濟的支柱產業之一，同時也是高耗能、高排放產業，是《意見》和《方案》中明確關注的重點領域。《意見》中指出：“出臺煤電、石化、煤化工等產能控制政策。未納入國家有關領域產業規劃的，一律不得新建改擴建煉油和新建乙烯、對二甲苯、煤制烯烴項目”。《方案》中將推動石化化工領域碳達峰作為工業領域碳達峰行動的重要組成部分，提出了“優化產能規模和布局、嚴格項目準入、引導企業轉變用能方式、優化產品結構、鼓勵企業節能升級改造”等行動措施。有關部門和單位正在根據《方案》部署，細化石化化工碳達峰相關行動和措施，編制石化化工碳達峰實施方案。碳達峰、碳中和相關政策體系的出臺，將對我國石化化工產業發展帶來重大和深遠的影響。

 

       烯烴行業是石化化工產業的重要組成部分，是基礎石化向有機原料、合成材料、化工新材料和專用化學品等下游產業鏈延伸的關鍵環節，為下游各行業提供原材料，是國民經濟發展的物質基礎。由于下游需求保持高速增長，我國烯烴及下游衍生物長期供不應求，目前還有大量產品依賴進口。烯烴下游產品高端化、差異化空間大，烯烴下游的化工新材料產品在我國產業升級過程中發揮著重要作用。在煉油、化肥、氯堿等傳統行業產能過剩和同質化競爭問題日益突出的情況下，烯烴行業成為我國石化化工產業高質量發展的重要方向。在下游需求、產業政策、技術進步等多重因素刺激下，目前我國烯烴行業正處于新的一輪擴產高峰，“十四五”至“十五五”期間仍將有大量新增產能。

 

       在全社會致力于實現碳達峰、碳中和的背景下，烯烴行業面臨艱巨的挑戰，作為高耗能、高排放行業，碳達峰、碳中和相關政策的出臺將給烯烴行業發展帶來新的制約。烯烴行業需要在“1+N”政策體系的指導下，采用綠色、低碳的原料和工藝路線，研究碳達峰、碳中和路徑，制定碳達峰行動方案，確保為全國2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和目標做出應有貢獻。

 

       1.烯烴生產碳排放情況與特點

 

       根據中國碳核算數據庫（CEADs）數據，根據終端能源消費量核算，2019年我國表觀CO2排放量104.34億噸。根據我國能源消費數據測算，2020年我國表觀CO2排放量約105億噸 。2020年石化化工行業CO2排放量約14.8億噸（含外購熱力、電力帶來的間接排放）。2020年，我國以烯烴為主要目標產品的生產工藝蒸汽裂解、煤/甲醇制烯烴、丙烷脫烴等（不考慮煉廠副產丙烯）。不同的烯烴生產工藝路線的碳排放特點差異較大。

 

       蒸汽裂解裝置是在高溫和水蒸氣存在的條件下發生分子斷裂和脫氫反應生產烯烴，目前主流蒸汽裂解裝置單位烯烴（乙烯+丙烯）燃動能耗在400~430千克標油/噸烯烴。蒸汽裂解制烯烴主要的CO2排放來自裂解爐燃料氣燃燒，約占整個生產過程碳排放的80%以上，少部分來自驅動各種壓縮機所需的蒸汽和電力帶來的碳排放，約占15%~20%，工業生產過程排放較少，主要是燒焦產生的部分CO2排放，約占總排放量的1%。裝置規模是影響蒸汽裂解碳排放強度的重要因素，裝置規模越大，裂解和分離過程效率越高，噸烯烴排放強度越低。百萬噸級以上的大型裂解裝置噸烯烴排放強度約為30萬噸級小裂解裝置的2/3。綜合計算，百萬噸級規模石腦油蒸汽裂解裝置CO2排放強度約為1噸CO2/噸烯烴 （乙烯+丙烯）。若采用液化氣、乙烷等輕質原料，CO2排放強度可達到0.8噸CO2/噸烯烴（乙烯+丙烯）以下。

 

       丙烷脫氫以丙烷為原料，在催化劑作用下發生脫氫反應生產丙烯。當前主流丙烷脫氫裝置燃動能耗在400~500千克標油/噸丙烯，略高大規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移動床工藝。丙烷脫氫裝置的主要能耗來自驅動壓縮機所需的蒸汽，以及加熱爐所需的燃料氣。根據規模和工藝技術的不同，噸烯烴CO2排放量約為1.2~1.4噸CO2/噸烯烴，單位產品排放強度高于大規模的蒸汽裂解裝置。

 

       煤/甲醇制烯烴的CO2排放可分為兩個環節，即煤制甲醇和甲醇制烯烴。其中，煤制甲醇環節是CO2排放的主要來源。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，需要通過水煤氣變換將CO轉化為CO2并生成氫氣，以滿足甲醇合成要求的碳氫比，這一過程產生大量的CO2排放。另外，大型煤氣化裝置一般采用純氧氧化，需要大規模的空分裝置和鍋爐驅動，燃料煤燃燒也產生大量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）過程的主要能耗來自蒸汽和電力，噸烯烴排放約為1.3噸CO2/噸烯烴（乙烯+丙烯）。綜合煤制甲醇環節和甲醇制烯烴環節，煤制烯烴（CTO）噸烯烴排放約為10噸CO2/噸烯烴（乙烯+丙烯）左右。

 

       詳細內容請見《化學工業》2022年第1期