以地熱能+多能互補的耦合體系助石化行業(yè)減碳

地大熱能：中國工程院院士孫麗麗：以地熱能+多能互補的耦合體系助石化行業(yè)減碳

石化行業(yè)的發(fā)展關(guān)乎產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈安全穩定、民生福祉改善，但其產(chǎn)業(yè)鏈條長(cháng)、產(chǎn)品種類(lèi)多、關(guān)聯(lián)覆蓋廣，減碳并非易事。統計顯示，2020年全行業(yè)所排放的二氧化碳大約占到全社會(huì )排放總量的5%。在加工轉化過(guò)程中，約有25%的化石能源用于加熱、驅動(dòng)設備等環(huán)節，其余則通過(guò)產(chǎn)品將碳排放延伸至終端消費領(lǐng)域。

早前，工信部等六部門(mén)聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于“十四五”推動(dòng)石化化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見(jiàn)》提出，到2025年，基本形成自主創(chuàng )新能力強、結構布局合理、綠色安全低碳的高質(zhì)量發(fā)展格局。節能降碳怎么做？綠色發(fā)展怎么走？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。

減碳面臨四大主要挑戰

孫麗麗用一組數據展示了行業(yè)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(shù)脂、合成橡膠、合成纖維等產(chǎn)能均為世界第一，全國規模以上企業(yè)數量多達2.69萬(wàn)家。門(mén)類(lèi)齊全、品種配套、技術(shù)先進(jìn)、具有較強競爭力的石化工業(yè)體系，為滿(mǎn)足人民日益增長(cháng)的物質(zhì)生活需要、保障國家能源安全、促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展作出重要貢獻。

但同時(shí)，高碳排放的現實(shí)不可忽視。孫麗麗坦言，其生產(chǎn)就是化石能源通過(guò)化學(xué)反應和物理分離等復雜過(guò)程，轉化為清潔油品和化工材料?！斑@么重要的一個(gè)行業(yè)，既是能量提供者，也是能源消耗大戶(hù)。經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展對石化產(chǎn)品的需求仍在不斷增長(cháng)，尤其是高端化工材料保障水平還有欠缺，解決好發(fā)展與清潔低碳的矛盾已成為重要任務(wù)?！?o:p>

孫麗麗認為，面對“雙碳”目標，石化行業(yè)面臨著(zhù)四大主要挑戰：基于現有工藝技術(shù)與工程技術(shù)，難以系統性解決節能降碳問(wèn)題；基于現有加工路線(xiàn)，難以滿(mǎn)足“減油增化”的市場(chǎng)發(fā)展需要；現有工程裝備難以匹配新工藝和新用能系統；廢棄物循環(huán)高效利用，碳捕捉、封存和利用等技術(shù)攻關(guān)及工業(yè)應用亟待突破。

“多年來(lái)，工藝及節能降耗技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)行業(yè)能耗水平取得了長(cháng)足進(jìn)步，但是相關(guān)技術(shù)也已進(jìn)入平臺期，很難持續解決減碳hbddrn.com問(wèn)題。為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，行業(yè)自身還在向著(zhù)中下游產(chǎn)業(yè)鏈及高端化學(xué)品的方向延伸，在此過(guò)程中又會(huì )持續增加碳排放。轉型深度越深、產(chǎn)業(yè)鏈越長(cháng)、碳排放越高，越需要跳出傳統思路進(jìn)行創(chuàng )新。與之相配套的裝備也要更新，能夠匹配新的工藝過(guò)程，并保障用能系統安全穩定可靠?！睂O麗麗表示。

讓生產(chǎn)過(guò)程耦合多種能源

如何破解難題？孫麗麗提出“構建多能互補的能源耦合體系”的思路——以化石能源作為原料，用于生產(chǎn)潔凈能源及化工品、化工材料，以風(fēng)能、光能、地熱能、生物質(zhì)能及核能等多種能源作為生產(chǎn)過(guò)程的能源提供者。讓生產(chǎn)過(guò)程耦合利用多種能源，充分發(fā)揮不同能源的屬性和特征，進(jìn)而實(shí)現能源結構低碳化、資源利用高價(jià)值化、廢棄物回收資源化并兼具經(jīng)濟性。

“也就是說(shuō)，按照不同資源條件和用能對象，采取多種類(lèi)型能源相互補充的方式。石油可以生產(chǎn)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(yáng)能、風(fēng)能、核能等作為能量的提供者，為生產(chǎn)過(guò)程供能。由此，滿(mǎn)足各自需要、發(fā)揮各自特性，更好地保護生態(tài)環(huán)境?！睂O麗麗進(jìn)一步解釋。

對標石化行業(yè)清潔低碳高質(zhì)量發(fā)展要求，堅持目標導向、問(wèn)題導向和體系思維，具體可從三方面展開(kāi)路徑攻關(guān)?！笆紫仁菍κ袠I(yè)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(lái)代替，比如有些流程工業(yè)hbddrn.com屬于高危，需要保安保穩，我們就得把工藝需求和裝備制造能力結合起來(lái)進(jìn)行系統性分析?！睂O麗麗稱(chēng)。

其次，分別是能源耦合支撐和耦合體系構建，包括關(guān)鍵技術(shù)、能源管控模式的創(chuàng )新，體系目標和耦合規則的建立以及耦合體系效果評估等內容。孫麗麗舉例：“太陽(yáng)能、風(fēng)能受到環(huán)境、時(shí)空等因素影響，而流程工業(yè)的最大特點(diǎn)是需要連續生產(chǎn)，保證生產(chǎn)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(guān)鍵技術(shù)支撐，并要制定體系目標、耦合有原則，對其效果展開(kāi)系統評估?！?o:p>

四個(gè)重大難題亟待解決

新思路的落地需要過(guò)程。孫麗麗直言，目前仍有四個(gè)重大難題待解決，即以傳統流程的重構再造，解決工藝技術(shù)創(chuàng )新和變革問(wèn)題；以能源系統設備升級，保障能源管理水平持續提升、滿(mǎn)足工藝過(guò)程需要；保障多種能源供給過(guò)程中的安全穩定性；建立能源管理機制，制定產(chǎn)業(yè)政策和標準規范。

對此，實(shí)踐探索已經(jīng)展開(kāi)。例如，國家發(fā)改委去年10月發(fā)布的《石化化工重點(diǎn)行業(yè)嚴格能效約束推動(dòng)節能降碳行動(dòng)方案（2021—2025年）》，鼓勵石化基地或大型園區開(kāi)展核電供熱、供電示范應用，為核能與石化多能耦合體系構建提供了參考?！靶⌒?a href="http://m.keyinmall.com/t/高溫.html" >高溫氣冷堆技術(shù)已取得顯著(zhù)進(jìn)步，hbddrn.com具有安全性好、出口溫度高等優(yōu)點(diǎn)，提供的高品質(zhì)蒸汽可涵蓋石化主要用氣需求。從化工行業(yè)來(lái)講，自身也需要做綠電、綠氫、供暖、海水淡化等一系列工作，前者正好可以為化工生產(chǎn)提供‘氫、汽、水、熱、電’?！睂O麗麗表示。

再如，傳統石油煉制、加工轉化過(guò)程復雜，一個(gè)煉廠(chǎng)可有多達40種以上工藝技術(shù)，難免加劇能耗及碳排放。通過(guò)流程再造，開(kāi)發(fā)基于裂解新技術(shù)的煉化耦合新工藝，形成短流程最大化生產(chǎn)化學(xué)品，綜合能耗由此降低。hbddrn.com其過(guò)程還可加入用能系統再電氣化，開(kāi)發(fā)研制大型關(guān)鍵裝備電氣化替代的關(guān)鍵技術(shù)。比如將原有的燃料加熱爐改為電加熱爐，基于千萬(wàn)噸原油加工規模，替代后每年可節省約134萬(wàn)噸標準燃料，既拓寬了綠電應用場(chǎng)景，又提升了應用效率。

“新型煉化耦合新技術(shù)、油煤化一體化等進(jìn)步，促進(jìn)不同產(chǎn)業(yè)鏈融合，拓展了化石燃料高效利用途徑。新能源快速發(fā)展則提供了更好的廣闊應用場(chǎng)景，用能替代后，可充分發(fā)揮化石能源資源屬性，用同樣的原油資源生產(chǎn)更多的清潔原料、化工品和化學(xué)品、高端新材料、特色油品?！睂O麗麗稱(chēng)。