煉廠如何適應(yīng)雙碳轉(zhuǎn)型前景

大氣網(wǎng)訊:面對全球氣候變暖挑戰(zhàn)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、控制溫室氣體排放、加快綠色與清潔低碳發(fā)展受到世界各國高度重視。去年9月，我國提出‘雙碳’目標，彰顯了我國應(yīng)對氣候變化、調(diào)整產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)的大國擔當?；茉聪M是導(dǎo)致全球碳排放量增加的主要原因，為降低碳排放，加快發(fā)展新能源、推動能源結(jié)構(gòu)向綠色低碳轉(zhuǎn)型已成普遍共識。煉廠作為能源行業(yè)的重要組成部分之一，在‘雙碳’目標的總體要求下，將面臨更大的轉(zhuǎn)型升級和低碳發(fā)展挑戰(zhàn)，未來煉廠運營模式將如何變化？

隨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，煉油行業(yè)將面臨哪些新形勢

從全球能源消費結(jié)構(gòu)看，2019年煤、石油、天然氣、非化石能源的消費占比分別為27%、33%、24%、16%；我國的消費占比依次為58%、19%、8%、15%，突出表現(xiàn)為煤炭消費占比高，新能源消費占比較低。預(yù)計2030年全球煤炭、石油、天然氣、非化石能源的消費占比分別為19%、28%、26%、27%，“雙碳”目標下我國2030年消費占比依次為42%、18%、15%、25%，2050年非化石能源達到65.6%，2060年達到75%左右。為此，降煤增氣、減少CO2排放，提高光伏、風能、氫能以及生物質(zhì)能等新能源消費比例，是當前及今后能源行業(yè)面臨的緊迫任務(wù)。

在未來我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的進程中，特別是在2030年碳達峰之前，石油仍將是我國主體能源之一，但在2060年碳中和前化石能源占比總共只有25%左右（主要消費天然氣，其次是石油，煤炭消費甚微），屆時石油用于能源消費的功能顯著下降，但用作化工原料的功能將顯著提升，推動石油消費的清潔化、低碳化發(fā)展并提升其化工原料功能屬性，將是未來石油行業(yè)的共同目標。

從我國煉油行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀看，2020年煉油能力9.1億噸/年，原油表觀消費量7.36億噸，總體上煉油能力已經(jīng)過剩。近年來由于新能源汽車對燃油車的替代加快以及汽車內(nèi)燃機技術(shù)進步帶來燃油效率提升，我國油品消費增速總體放緩，而化工產(chǎn)品消費需求旺盛，在此背景下，國內(nèi)煉廠仍須加大轉(zhuǎn)型升級、減油增化和煉化一體化發(fā)展，從主要生產(chǎn)清潔燃料向生產(chǎn)清潔燃料+基礎(chǔ)有機原料+化工新材料方面轉(zhuǎn)型，推動煉化產(chǎn)業(yè)鏈的高質(zhì)量發(fā)展?！半p碳”目標下，光伏、風能、氫能、地熱、生物質(zhì)能等新能源迎來快速發(fā)展的“風口”，成為未來石油替代的優(yōu)先選項，特別是隨著電動汽車和氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，未來交通運輸領(lǐng)域用能電氣化趨勢凸顯，油品消費無疑將進一步減速，傳統(tǒng)煉廠特別是以生產(chǎn)清潔油品為主的燃料型煉廠將面臨更大挑戰(zhàn)，但也面臨向煉化一體化轉(zhuǎn)型，煉油與新能源、新材料融合發(fā)展帶來的諸多機遇。

“雙碳”目標下，未來煉廠運營模式將如何改變

分階段看，碳達峰前煉廠將持續(xù)加大技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級，尤其重視低碳減排和綠色發(fā)展，確保企業(yè)持續(xù)盈利并為低碳發(fā)展奠定基礎(chǔ)。在碳中和階段，煉廠普遍完成轉(zhuǎn)型升級，在原料來源、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及用能方式等方面將發(fā)生根本性變化。

在原料結(jié)構(gòu)方面，煉油與氫能、生物質(zhì)能深度融合，引入“綠氫”及生物質(zhì)原料成為煉廠降低碳排放的重要途徑

在煉油與氫能的融合發(fā)展方面，碳達峰前煉廠主要通過發(fā)展“藍氫”、碳達峰后通過發(fā)展“綠氫”實現(xiàn)減碳。氫氣作為煉廠加氫工藝過程重要原料之一，主要來源于制氫裝置、催化重整裝置以及煉廠干氣分離裝置等。制氫裝置一般采用煤制氫或天然氣制氫，采用煤制氫生產(chǎn)1噸氫氣約排放11~25噸的CO2，是天然氣制氫排放量的約1.5倍，在碳中和目標下，煤制氫裝置將配置碳捕集及利用設(shè)施（CCU），將“灰氫”變?yōu)椤八{氫”，另外還有煉廠重整副產(chǎn)氫和干氣制氫，這兩種“藍氫”在碳達峰前除了滿足煉油加氫工藝用氫外，也可外供氫燃料電池汽車加氫站。隨著氫能產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸成熟、成本下降，特別是碳達峰后氫氣消費量的大幅增長，來源于風電、光伏電解水制取的“綠氫”將超過“藍氫”成為煉廠用氫主要來源。

在煉油與生物質(zhì)能的融合發(fā)展方面，煉廠引入生物質(zhì)原料并建設(shè)獨立的生物質(zhì)加工裝置，將木質(zhì)纖維素生物質(zhì)熱解和氣化以及費—托合成轉(zhuǎn)化，不僅能以較經(jīng)濟的方式生產(chǎn)能源密度比乙醇和生物柴油高、可與石油產(chǎn)品及其配送系統(tǒng)相兼容的液體燃料，也可生產(chǎn)高附加值生物基化學品或氫氣，實現(xiàn)原料可再生并降低碳排放。多年來國內(nèi)外諸多公司開展了生物質(zhì)合成油技術(shù)研究與生產(chǎn)示范，但總體而言仍面臨不小的挑戰(zhàn)，例如原料必須易得、運輸方便并易于在煉廠中進行處理，同時應(yīng)盡可能使用現(xiàn)有的工藝和裝置。隨著生物煉制技術(shù)的不斷進步，利用生物質(zhì)生產(chǎn)合成油、化學品以及生物質(zhì)制氫工藝可望與傳統(tǒng)石油煉廠工藝過程實現(xiàn)“耦合”，助力煉廠碳減排、碳中和。

在生產(chǎn)工藝方面，原油直接轉(zhuǎn)化、重油催化裂解、蠟油加氫裂化、碳捕集與利用將成為未來煉廠重點工藝，化工型煉廠成為未來煉廠發(fā)展主流方向

汽、煤、柴油及化工用油（石腦油）約占煉廠產(chǎn)品產(chǎn)量的70%，但就煉廠油品用途而言，其中交通運輸用油（汽、煤、柴油）約占50%，石腦油占32%，其他領(lǐng)域用油占18%。在“雙碳”目標下，原油直接制烯烴工藝成為許多新建煉廠多產(chǎn)化學品的首選技術(shù)途徑；基于煉油向化工轉(zhuǎn)型的需要，煉廠加大工藝技術(shù)升級改進，重油催化裂解多產(chǎn)低碳烯烴、蠟油及柴油加氫裂化多產(chǎn)化工原料、輕石腦油催化重整多產(chǎn)芳烴和氫氣等技術(shù)將成為未來煉廠的重點工藝，大多數(shù)煉廠將配置CO2捕集及利用設(shè)施，煉廠生產(chǎn)工藝布局總體上將發(fā)生較大變化，化工型煉廠將是未來煉廠發(fā)展的主流方向。

煉廠的碳排放主要分為燃燒排放、工藝排放以及間接排放（如外購電能排放），以典型的千萬噸級煉廠為例，燃料燃燒排放的CO2約占55%，催化燒焦排放約占33%，制氫工藝排放約占8%，火炬排放與間接排放數(shù)量占比4%。在碳達峰后，煉廠普遍在排放集中的位置（如常減壓塔加熱爐、煤制氫裝置等）增設(shè)碳捕集設(shè)施，并對捕集的CO2進行地下封存或集中利用，如用于油田強化采油或生產(chǎn)干冰，利用CO2加氫生產(chǎn)甲醇、CO2基降解材料、海藻培養(yǎng)等。

在產(chǎn)品布局方面，通過發(fā)展煉化一體化，減少油品生產(chǎn)，同時多產(chǎn)煉油特色產(chǎn)品與化工原料，開發(fā)生產(chǎn)高端化工新材料，提升產(chǎn)品附加值

近年來我國油品消費增速下滑，但下游石化產(chǎn)品消費逐年上升，預(yù)計我國主要化工產(chǎn)品消費量占全球的比例將從目前的約30%提高到2025年的40%左右，2030年達到50%左右。隨著我國產(chǎn)業(yè)升級步伐加快和經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，高端化合成樹脂、高性能合成橡膠、工程材料、可降解材料等化工新材料和電子化學品的消費需求將會持續(xù)增長。為此，煉油向化工轉(zhuǎn)型力度將持續(xù)加大，煉廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將發(fā)生顯著變化，傾向于減少輕質(zhì)油品產(chǎn)量，適度增產(chǎn)低硫船用燃料油，多產(chǎn)高端化瀝青、石蠟、高檔潤滑油基礎(chǔ)油、高等級碳材料以及化工原料，而下游石化業(yè)務(wù)將更加注重開發(fā)化工新材料和高端產(chǎn)品，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提升產(chǎn)品附加值。

在節(jié)能減排方面，持續(xù)優(yōu)化換熱流程，并采用“綠電”替代燃煤、燃油、燃氣，降低生產(chǎn)過程燃料消耗和碳排放

在煉廠生產(chǎn)運營過程中，降低能耗、提高能效即意味著減排，因此在“雙碳”目標下，煉廠節(jié)能降耗工作將備受重視。煉廠的耗能大戶主要是加熱爐等設(shè)備，例如常減壓蒸餾、焦化、連續(xù)重整、柴油加氫等裝置的加熱爐，其燃料（主要是重質(zhì)燃料油）消耗約占煉廠總能耗的40%左右，能耗高、碳排放量大。在碳中和指標約束下，煉廠可通過換熱流程的優(yōu)化、先進節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用以及生產(chǎn)用能電力化等措施實現(xiàn)減排，例如將燃油加熱爐改為電加熱爐，將蒸汽透平驅(qū)動改為電驅(qū)動，采用天然氣替代燃煤、重油、液化氣等燃料等。此外，煉廠可通過參與國內(nèi)碳交易市場以及森林碳匯等途徑，助力實現(xiàn)碳中和。

“雙碳”目標的提出，為我國經(jīng)濟社會綠色低碳發(fā)展提供了動力引擎，為能源行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、加快能源“四個革命”提供了重大戰(zhàn)略機遇。煉化作為能源行業(yè)耗能和碳排放大戶之一，在實現(xiàn)“雙碳”目標的進程中承擔著重要使命。對于大型煉化企業(yè)來說，需要依靠科技創(chuàng)新和技術(shù)進步，在碳達峰之前基本完成轉(zhuǎn)型升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整，為碳達峰后向低碳發(fā)展、實現(xiàn)碳中和做好準備。為此，煉廠在中短期內(nèi)需要持續(xù)加大原料結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，多產(chǎn)特色產(chǎn)品、基礎(chǔ)有機原料和高端化新材料；同時，結(jié)合實際布局氫能、生物質(zhì)燃料、生物基化學品、廢塑料循環(huán)利用、碳捕獲及利用等新業(yè)務(wù)，積極參與碳交易與森林碳匯，推動煉化業(yè)務(wù)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。