双碳形势下石油石化行业发展的思考

双碳形势下石油石化行业发展的思考

邵明涛

博兴经济开发区管理委员会 山东省 256500

摘要：石化行业是我国六大高耗能行业之一。根据国内石油化工规划院的统计数据，石化行业在生产过程中排放的二氧化碳约占全国碳排放总量的13%左右，占工业领域碳排放总量的17%左右。此外，化石原材料生产的产品将碳排放扩展到终端消费领域。在总排放量方面，石化行业并非首当其冲，但在排放强度方面，石化行业单位收入碳排放量高于工业行业平均水平；在国家对碳排放和碳排放强度的双重控制下，石化行业面临着碳减排的发展桎梏。

关键词：双碳形势；石油石化；行业发展；措施

1“双碳”目标下石油企业现状

首要，随着动力结构向绿色改变，石油动力消费将持续下降。与石油动力耗费密切相关的交通运输行业新动力革命已经开始，插电式混合动力轿车在市场上得到推行，大量公共交通工具已经开展到电气化，混合动力轿车在我国具有杰出的开展前景。除了交通运输业，现代社会对动力密集型工业产品的需求也在逐渐削减。例如，使用更高质量的材料可以延伸建筑物和产品的使用寿命，添加铝、铜和玻璃等资源的循环使用，这也将削减石油的耗费。此外，其他企业的转型和技术创新也影响着石油的市场需求。例如，中石化计划在“十四五”期间建造1000座氢能或油氢加气站，打造自己的氢能品牌。因此，如果石油企业不能在“双碳”方针下及时发掘新的市场需求，就会错过其他核心工业的绿色开展。

其次，仅仅通过减缓温室效应是不可能完成“双碳”方针的。石油企业还需要开发新技术，以捕获化石燃料开采和燃烧过程中释放的温室气体。碳捕获、使用和贮存技术作为一种新的温室气体减排手法，在西方国家颇受欢迎，但远未达到商业推行阶段，其大规模实施尚不确认。目前，各种碳财物办理计划仍缺少与之相匹配的成熟技术。石油企业要在“双碳”方针下发展，一定要克服核心技术的困难。

第三，资本投资影响石油企业的新技术开发和企业竞争力。虽然石油企业在“双碳”方针下积极向绿色低碳动力工业转型，但也面临着研发本钱高、改进天然气管道运输措施滞后等问题。石油企业迫切需要重新规划资本投资。例如，天然气管道运输项目缺少资金保证，将导致施工质量不合格，管道使用寿命缩短，不仅糟蹋资源，与“双碳”各走各路，并且由于重复保护，形成更多的资金和资源糟蹋。因此，石油企业需要思考怎么统筹资金，有用剖析建造绿色企业的工作计划和使命重点，不仅不让企业承担技术创新失败的悉数后果，同时也要加强与其他安排的协作与互利，一起进行技术创新和工业升级。

2减碳的首要途径

1）通过体系、工艺及设备提高能效达到节能降耗。2）通过质料、装置、产品结构调整完成降碳。3）通过生物质能、绿氢、光热、风能、储能设备、核能、地热、光伏的使用，完成可再生动力代替。4）以CCER、二氧化碳制化学品来完成工业碳汇。5）以植树造林完成林业碳汇。6）二氧化碳捕集和封存。以上可归结为：源头操控，即选用绿色动力的“无碳技术”；过程操控，即现有工业过程中选用的节能减排技术也便是“减碳技术”；结尾操控，即捕集封存使用CO2(CCS/CCUS）的“去碳技术”。

3石油石化行业开展建议

3.1加强不同布景企业的交流交流及协作

在交流模式下，石油企业需要精确理解政策环境和经济环境在每个交流者中的不同表现，精确寻找协作对象，敏锐地掌握其他企业和行业在各种布景影响下的战略规划，并确认详细的协作范畴（如在共享减排技术的前提下进行产品或服务贸易），从政策交流、技术交流等多方面推进绿色低碳循环的开展，如制造和销售。剖析很多传播者的不同布景，将有助于石油企业公开信息，树立绿色形象，成为行业领导者和节能减排的示范者，并进一步完成“双碳”方针。

3.2发展氢能

1）电解水制氢。为了提高产品质量，石化行业通常采用加氢反应技术，对氢气的需求量很大。目前常用的技术是烃类蒸汽制氢，在生产过程中会产生大量的二氧化碳，这与“碳峰和碳中和”的要求背道而驰。据有关数据统计，天然气制氢每生产1公斤氢气，将排放10公斤二氧化碳。使用绿色能源从电解水制氢不会产生二氧化碳，各种制氢技术也在蓬勃发展。中国工程院院士凌文提到，目前电解水制氢成本较高，约为每公斤19~80元。电解水制氢的高成本主要来自电费，业界对电解水制氢的共识是“与风力发电、光伏发电、水电等可再生能源发电相结合”。在国内风电和光伏发电比例逐年增加的情况下，预计2025年风电和光伏发电成本将降至0.25~0.30元。届时，电解水制氢的成本将与化石能源的成本没有显著差异。

2）氨分解产生氢气。氨是一种价格低廉的富氢载体。氨分解制氢系统每单位质量的氢气质量分数理论值为17.65%（电解水11.1%），氨是环保型的，不会排放温室气体。氨分解制氢是氨在镍基催化剂的作用下，在800~850℃下分解成含75%氢气和25%氮气的混合物（或电解氨制氢），通过变压吸附等工艺可获得高纯度氢气，整个过程中没有二氧化碳。

3）副产氢的利用。在调整生产结构时，石化行业应尽可能地考虑增加工业副产氢气的过程，如丙烷和乙烷脱氢制丙烯和乙烯。副产氢气经深冷分离法、膜分离法和变压吸附法净化后，可生产燃料电池用氢气，实现油氢和油氢的协同工作。目前，中国有炼化企业，该公司以炼厂富氢气体为原料，经变压吸附净化后作为燃料电池氢产品的生产单元。产品氢纯度可达99.9%以上。影响电池安全使用的关键杂质，如总硫、一氧化碳、卤化物、甲酸和总烃的含量均符合燃料电池氢产品标准。

3.3二氧化碳化学应用

二氧化碳的化学应用是通过化学方法将二氧化碳转化为目标产品的方法。目前，二氧化碳的大规模化学利用技术已经实现，主要利用二氧化碳生产甲醇、尿素、碳酸二甲酯等。

1）二氧化碳加氢制甲醇。二氧化碳加氢制甲醇是二氧化碳高效利用的有效途径。同时，甲醇作为一种基本的有机化工原料，附加值高，用途广泛。目前，世界上较为成熟的工业化二氧化碳加氢制甲醇项目是该公司开发的碳回收国际（CRI）ETL技术。世界上第一座与加拿大联合投资500万美元的甲醇厂已在冰岛投入商业运营。该套二氧化碳和氢甲醇合成装置2012年甲醇产能为1300吨，2014年甲醇产能为4000吨。甲醇可以与汽油混合用于生物燃料产品。

最近，由厦门大学和中国科学院大连化学物理研究所组成的研究团队在CO2催化加氢制甲醇的研究方面也取得了进展。

2）碳酸二甲酯由二氧化碳和甲醇制备。碳酸二甲酯（DMC）可由CO2、甲醇和环氧乙烷反应制备。近年来，二氧化碳和甲醇直接合成DMC（相当于尿素醇解的净反应）是DMC合成领域的研究热点。该方法可实现二氧化碳的直接利用，主要副产物为水。

碳酸二甲酯的分子结构中含有羰基、甲基、甲氧基等官能团。它是一种重要的合成中间体。它可以通过羰基化、甲基化、甲基化和酯交换反应来生产各种化学产品。同时，碳酸二甲酯还广泛应用于溶剂、汽油添加剂、表面活性剂和抗氧化剂中。二氧化碳与甲醇-碳酸二甲酯结合，不仅可以有效减少二氧化碳排放，而且可以有效利用下游产能过剩的甲醇产品。

3）尿素是由二氧化碳和氨制成的。CO2与氨反应生产尿素是一项成熟的技术。该反应不仅可以减少二氧化碳的排放，而且可以解决一些副产氨的路线问题。

结论

“双碳”目标不仅是国家发展战略，也是石油企业绿色发展的必由之路。为了快速高效地引领绿色低碳发展，石油企业应了解和分析传播者的不同背景，加强与低碳发展领域利益相关者群体的信息沟通、知识共享、技术合作和人才培训；降低信息传播中的“噪音”，培育试点示范石油企业，依靠科技创新开发绿色产品和服务，通过一系列保障措施促进石油企业转型升级。

参考文献：

[1]方叶兵,王礼茂,牟初夫,张宏,屈秋实.中国石油终端利用碳排放空间分异及影响因素[J].资源科学,2019,39(12):2233-2246.

[2]向其凤.中国碳排放总量产业间分配研究[D].首都经济贸易大学,2019.