新形勢下科學(xué)推進(jìn)煉油行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型——2023中國石油煉制科技大會(huì)高端觀點(diǎn)綜述
* 來源 :《中國石化》雜志2023年第4期 * 發(fā)表時(shí)間 : 2023-4-6 12:00:00 * 瀏覽 : 801
當(dāng)前，我國煉油行業(yè)正進(jìn)入高質(zhì)量和低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵期。3月22日，以“低碳轉(zhuǎn)型新形勢下中國煉油行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展”為主題的2023中國石油煉制科技大會(huì)在京召開，圍繞我國煉油行業(yè)“十四五”時(shí)期乃至2035年更長時(shí)期結(jié)構(gòu)調(diào)整、低碳轉(zhuǎn)型、綠色發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)和熱點(diǎn)問題，現(xiàn)場邀請17位國內(nèi)外知名院士、專家學(xué)者及企業(yè)科技人員參會(huì)發(fā)表主題演講、進(jìn)行交流分享，多名嘉賓出席大會(huì)。本次大會(huì)由中國石油化工信息學(xué)會(huì)與中國石油學(xué)會(huì)煉制分會(huì)聯(lián)合主辦，由中國石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院和中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院聯(lián)合承辦。此前，已成功舉辦過三屆。
中國石油煉制科技大會(huì)現(xiàn)場。 中國石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院 供圖
我國煉油技術(shù)經(jīng)歷了40多年的快速發(fā)展，從無到有、從引進(jìn)的模式到自主創(chuàng)新再到領(lǐng)跑全球，實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越，2022年中國的煉油產(chǎn)能已經(jīng)躍居全球榜首，成為世界第一大煉油產(chǎn)業(yè)國。不可忽視的是，隨著“雙碳”目標(biāo)的提出及產(chǎn)業(yè)政策的深度調(diào)整，我國煉油產(chǎn)能的過剩預(yù)計(jì)將達(dá)到每年1.6億噸，結(jié)構(gòu)性的矛盾時(shí)有出現(xiàn)，煉油行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入重要的變革期、關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型期，依靠科技創(chuàng)新推動(dòng)煉油產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型，助力企業(yè)駛?cè)敫哔|(zhì)量的發(fā)展軌道勢在必行、刻不容緩。
油電混合動(dòng)力可能是推進(jìn)碳達(dá)峰可行性最強(qiáng)的車用動(dòng)力方案
當(dāng)前，石化行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)很多，替代能源的迅速發(fā)展讓人倍感壓力。近兩年，我國新能源汽車發(fā)展態(tài)勢迅猛，根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2022年新能源汽車產(chǎn)銷分別完成705.8萬輛和688.7萬輛，與上年相比，分別增長96.9%和93.4%。同時(shí)，我國煉油能力過剩，原油、天然氣對外依存度高的事實(shí)也無法忽略。在“雙碳”目標(biāo)背景下，未來車用動(dòng)力和汽柴油標(biāo)準(zhǔn)問題是煉油行業(yè)亟須深入思考的問題。
目前，新能源汽車雖然發(fā)展勢頭迅猛，但電動(dòng)汽車的充電焦慮、安全性和低溫/高溫條件下的使用性能等方面的問題也會(huì)影響消費(fèi)者行為。同時(shí)，電動(dòng)汽車大規(guī)模推廣也會(huì)存在電池使用材料銅、鋰、鎳、鈷、錳、鏑、釹產(chǎn)生資源危機(jī)，伍德麥肯茲公司的相關(guān)研究報(bào)告提出，到21世紀(jì)20年代中期，電池原料供應(yīng)可能面臨短缺，進(jìn)而出現(xiàn)新的能源陷阱。
對此，中國工程院院士曹湘洪在作《我國未來的車用動(dòng)力和汽柴油標(biāo)準(zhǔn)的若干思考》報(bào)告時(shí)表示，油電混合動(dòng)力汽車是我國推進(jìn)碳達(dá)峰的現(xiàn)實(shí)可行和見效快的選擇。他認(rèn)為，工業(yè)制造業(yè)是我國的基礎(chǔ)，我國的人口、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特征和基本國情決定實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)要比發(fā)達(dá)國家更加艱苦，這將是一個(gè)長期的過程，要堅(jiān)持實(shí)事求是、循序漸進(jìn)、積極主動(dòng)、合理推進(jìn)的原則，汽車減碳是能源低碳化轉(zhuǎn)型的重要內(nèi)容，也需要堅(jiān)持以上原則。
在曹湘洪院士看來，發(fā)展油電混合動(dòng)力汽車沒有基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的困擾，因?yàn)樗患佑?、不充電，消費(fèi)者的使用習(xí)慣不需要任何改變。同時(shí)，油電混合動(dòng)力汽車還可以保證內(nèi)燃機(jī)始終處在一個(gè)高效運(yùn)行的狀態(tài)，內(nèi)燃機(jī)的排放也會(huì)隨著運(yùn)行效率的提高不斷降低，并且研究表明油電混動(dòng)車比一般燃油車可節(jié)油30%-50%。
關(guān)于電動(dòng)汽車未來的發(fā)展，“亞洲電動(dòng)汽車之父”中國工程院院士陳清泉此前預(yù)測新能源汽車發(fā)展前景：2030年新能源車產(chǎn)銷量市場占比50%，占總保有量15%。2050年新能源汽車占我國汽車保有量的50%以上。未來汽柴油的消費(fèi)量將逐步減少，汽柴油在地面交通能源中從市場獨(dú)占向油、氣、電、氫共存轉(zhuǎn)變是大趨勢，油的市場主體地位至少會(huì)延續(xù)很長一段時(shí)間；到2050年，燃油動(dòng)力汽車保有量在汽車保有量當(dāng)中還可能占主體地位。正因?yàn)檫@樣，煉油行業(yè)就應(yīng)該為保有的燃油汽車和正在發(fā)展中的油電混合動(dòng)力汽車提供高效、清潔的油品。
煉油工業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和需聚焦問題發(fā)展關(guān)鍵核心技術(shù)
當(dāng)前，我國煉油工業(yè)的現(xiàn)狀是，煉油產(chǎn)能過剩，原油對外依存度高。2022年我國原油一次加工能力達(dá)到9.2億噸，進(jìn)口原油6.76億噸，對外依存度達(dá)到71.2%。
中國工程院院士李大東在作《我國煉油工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的技術(shù)策略》報(bào)告中對全球煉油工業(yè)總結(jié)到：目前全球石油資源量應(yīng)該是充足的，但環(huán)境因素制約石油的使用；到本世紀(jì)中葉，石油基燃料仍然是交通運(yùn)輸?shù)闹黧w動(dòng)力之一；未來煉廠的主要任務(wù)是生產(chǎn)清潔交通運(yùn)輸燃料、有機(jī)化工原料和高價(jià)值特種產(chǎn)品；煉油工業(yè)降低碳排放，任重道遠(yuǎn)。
在李大東院士看來，未來煉廠的關(guān)鍵技術(shù)主要是生產(chǎn)清潔交通運(yùn)輸燃料的關(guān)鍵技術(shù)、生產(chǎn)基本有機(jī)化工原料的關(guān)鍵技術(shù)、生產(chǎn)高價(jià)值特種產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)和減少二氧化碳排放的關(guān)鍵技術(shù)。他認(rèn)為在“雙碳”目標(biāo)指引下，中國煉油工業(yè)要在大幅減少二氧化碳排放量的同時(shí)，深入推進(jìn)煉化一體化發(fā)展，煉油化工領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)圍繞這一主題展開。
去年，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》明確，到2025年，國內(nèi)能源年綜合生產(chǎn)能力達(dá)到46億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上，非化石能源消費(fèi)比重提高到20%左右。同時(shí)規(guī)劃當(dāng)中還指出，對2035年有一個(gè)展望，要求基本建成現(xiàn)代能源體系，核心是關(guān)于清潔低碳、安全高效的能源體系的建設(shè)問題。
中國科學(xué)院院士、中國石化股份公司總工程師謝在庫在作《煉油化工碳中和路徑及前沿技術(shù)思考》報(bào)告時(shí)表示，深層次考慮煉油化工碳中和的路徑，不外乎以下6個(gè)方面：用能結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、流程再造、原料結(jié)構(gòu)、綠氫體系、CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)）。用能結(jié)構(gòu)方面，目前主要是以化石能源結(jié)構(gòu)為主，要推進(jìn)用能結(jié)構(gòu)的調(diào)整；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面，未來化工“油轉(zhuǎn)化”是一個(gè)重要方面；流程再造/創(chuàng)造方面，需要靠核心的技術(shù)和單元技術(shù)作支撐；原料結(jié)構(gòu)方面，不只是化石能源，甚至發(fā)展到生物質(zhì)、二氧化碳等；綠氫體系和CCUS方面，煉化企業(yè)是用氫大戶，也是產(chǎn)氫主力軍，主體是煤氣化、重整制氫、副產(chǎn)氫和一部分天然氣制氫，綠氫體系的建設(shè)、穩(wěn)定的供應(yīng)是實(shí)現(xiàn)碳中和非常重要的途徑。
謝在庫院士表示，要完成上述6個(gè)方面的碳中和路徑，必須要重視催化反應(yīng)、綠氫制取、重要設(shè)備電氣化、節(jié)能分離新材料、智能化、碳循環(huán)利用等重要技術(shù)的發(fā)展，煉油化工行業(yè)要聚焦前述問題，協(xié)同創(chuàng)新。
“雙碳”目標(biāo)下中國石化全力推動(dòng)煉油與化工的高質(zhì)量發(fā)展
本次大會(huì)與會(huì)嘉賓普遍達(dá)成共識(shí)——我國煉油與化工推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的。
短期的挑戰(zhàn)主要來自全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的不確定性與海外流動(dòng)性收緊的矛盾，長期的挑戰(zhàn)則來自能源轉(zhuǎn)型、雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)能源、傳統(tǒng)工藝成本增加之間的矛盾。挑戰(zhàn)的本質(zhì)在于能源化工行業(yè)發(fā)展空間進(jìn)一步減少，高能耗高碳排放的企業(yè)面臨生存挑戰(zhàn)，缺乏核心低碳技術(shù)。與挑戰(zhàn)并存的機(jī)遇在于，這是煉油與化工行業(yè)實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展的契機(jī)，可以發(fā)掘新的效益增長點(diǎn)，也有助于推動(dòng)體制機(jī)制改革，因此煉化企業(yè)作為煉油化工行業(yè)的市場主體，要積極轉(zhuǎn)型、主動(dòng)作為。
中國石化在煉油與化工高質(zhì)量發(fā)展方面做了許多努力和有益探索。
中國石化集團(tuán)公司科技部總經(jīng)理卞鳳鳴在題為《“雙碳”目標(biāo)下煉油與化工高質(zhì)量發(fā)展的科技創(chuàng)新實(shí)踐》報(bào)告中，對中國石化的煉油與化工科學(xué)技術(shù)做了梳理。
煉油科學(xué)技術(shù)方面。目前，中國石化已具備全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新能力，掌握了世界先進(jìn)的煉油全流程技術(shù)，中國石化用十幾年的時(shí)間走完了發(fā)達(dá)國家?guī)资甑?a href="self.aspx?ParrentID=3&iContentID=73" title="汽油">汽油質(zhì)量升級(jí)之路，這也得益于催化劑工藝科技的進(jìn)步。中國石化的多產(chǎn)低碳烯烴或油品的催化裂解技術(shù)入選《烴加工煉油技術(shù)手冊》；原油技術(shù)方面，石科院跟廣州石化完成了配方原油的技術(shù)開發(fā)；逆流重整技術(shù)提高產(chǎn)品收率、延長催化劑壽命，增加裝置的經(jīng)濟(jì)性；原油直接催化裂解生產(chǎn)化學(xué)品技術(shù)方面，中國石化已實(shí)現(xiàn)在同一反應(yīng)器內(nèi)原油的高效轉(zhuǎn)化。未來，中國石化將在氫能工廠、生物煉廠、智能煉廠等方面重點(diǎn)布局。
化工科技創(chuàng)新實(shí)踐方面。目前，中國石化已形成非常完善的石油化工的主體技術(shù)，包括芳烴、有機(jī)原料、煤化工及合成材料等關(guān)鍵核心技術(shù)取得新突破。乙烯成套技術(shù)方面，能夠設(shè)計(jì)、建設(shè)世界先進(jìn)水平的百萬噸級(jí)乙烯；芳烴技術(shù)方面，形成了百萬噸級(jí)芳烴成套技術(shù)，成為世界第三家掌握大型芳烴成套生產(chǎn)技術(shù)的專利商；在己內(nèi)酰胺技術(shù)方面，2021年綠色生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)量約554萬噸，全球市場份額超過60%；在甲醇制低碳烯烴技術(shù)方面，實(shí)現(xiàn)60萬噸、180萬噸/年MTO（甲醇制烯烴）技術(shù)的工業(yè)轉(zhuǎn)化；在環(huán)氧化技術(shù)方面，特別是HPPO（雙氧水法制環(huán)氧丙烷）技術(shù)方面，采用了綠色氧化的催化體系，來替代污染物排放嚴(yán)重的氯醇法，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)氧丙烷等含氧含氮化合物的綠色合成，同時(shí)還有環(huán)氧氯丙烷綠色環(huán)保合成技術(shù)，包括雜原子的分子篩和雙氧水的綠色氧化催化的體系，目前裝置正在建設(shè)過程當(dāng)中，CHP（異丙苯過氧化氫）環(huán)氧化技術(shù)平臺(tái)方面，中國石化在平臺(tái)上進(jìn)行了擴(kuò)產(chǎn)，包括環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷等，也正在全力推進(jìn)中；合成材料方面，在高熔體強(qiáng)度聚丙烯、高光澤低收縮抗沖聚丙烯及軟質(zhì)聚丙烯等方面也實(shí)現(xiàn)了示范。未來，中國石化將在二氧化碳化工、可降解材料、高端化工材料等方面重點(diǎn)布局。
卞鳳鳴表示，總體來講中國石化“雙碳”目標(biāo)下的高質(zhì)量發(fā)展是低能耗、低碳排、低成本、高端化的發(fā)展。（本刊記者 王一冰）