雙碳目標下煉化行業(yè)綠色發(fā)展策略

多能融合推動高質量轉型路徑探索展路徑研究，石油煉制與化工，2024,55(1):135-144公眾號·烴資源評價加工與利用煉化多能融建思路構建煉化新型動熱力系統(tǒng)構建煉化新型氫氣系統(tǒng)構建煉化新型構建煉化新型氫氣系統(tǒng)多能融合技術路線的應用分析碳排放和效益評估結束語/煉化多能融合路徑的構建思路C/ESC/中國化工學會C/ESC/通過將電、熱、氫等能源載體深度融入煉化生產過程，有序漸進式推進化石能源替代，逐步提高新能源在煉化用能結構中的消耗比例，為煉化工業(yè)提供安全穩(wěn)定、清潔低碳的動力和熱能。以碳、氫、氧等物質載體形式參與煉化生產過程，通過構建新型氫氣系統(tǒng)和新型生產工藝系統(tǒng)，高效支撐煉化流程再造，使化石能源充分回歸其資源屬性，生產更多高附加值的石化產品。新型動熱力系統(tǒng)、新型氫氣系統(tǒng)和新型生產工藝系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展、相互作用，共同支撐多能融合的煉化工業(yè)高質量發(fā)展，實現(xiàn)能量和物質的相互傳遞。石油煤炭天然氣生物質太陽能風能核能(電、熱、氫)CIESC//N\用CIESC//N綠電熱冷能儲能儲能儲能熱(冷)電氣化替代電氣化替代公眾號·烴資源評價加工與利用建立柔性電力系統(tǒng)推動電氣化替代建立柔性電力系統(tǒng)推動電氣化替代開發(fā)低成本儲能技術通過供電側智能調度和源網(wǎng)荷儲能源管控平臺，實現(xiàn)對新能源波動性和不確定性的適應，增強系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。利用重力儲能、機械儲能、電磁儲能等低成本技術，提高能源利用效率，為新能源的大規(guī)模應用提供技術支持。逐步用綠電替代燃料和蒸汽，減少碳排放，實現(xiàn)能源的清潔、高效利用，推動煉化工業(yè)的綠色發(fā)展。構建新型動熱力系統(tǒng)通過轉向以電、熱(冷)、蒸汽等能源載體為核心的供能模式，增強系統(tǒng)柔性和耦合新能源的能力，實現(xiàn)用能結構的低碳化。分階段實施電氣化替代根據(jù)不同工藝環(huán)節(jié)的特點，逐步推進電氣化改造，如采用電阻加熱感應加熱等方式替換傳統(tǒng)燃料加熱方式。技術創(chuàng)新與應用開發(fā)適用于高溫工業(yè)爐的無相變介質加熱技術和高效長壽命耐高溫絕緣材料，探索低成本規(guī)模儲能技術的應用。能量集成策略梯級利用原理副產燃料的分類分級利用能量集成策略通過一體化規(guī)劃煉化企業(yè)的動熱力系統(tǒng)，實現(xiàn)全廠熱能(冷能)的高效轉換和利用，減少能源浪費，提升整體能效。梯級利用根據(jù)不同溫度等級的能量需求，將高品位能源逐步降級使用，最大化能源利用效率，如高溫蒸汽用于發(fā)電，低溫蒸汽用于加熱或制冷。對于煉化過程中產生的副產燃料如干氣、燃料油等，通過分類分級利用提高其能源價值，進一步推動能源的高效利用和成本降低。CIESCN/NKCIESCN/NK光伏發(fā)電公用電網(wǎng)氧氣干燥氫氣氫氣儲氫設施輸氫設施儲氫設施富氧燃燒富氧燃燒裝置副產氫氣裝置副產氫氣副產氫氣提純高純氫管網(wǎng)煤鍋爐煤氣化煤鍋爐煤氣化硫磺回收渣油加氫其他工藝裝置加氫裂化石腦油規(guī)加公石腦油規(guī)加公號其他炫贊源評價加工與利用加氫精制利用風能和太陽能發(fā)電，通過電解水制氫。這種方式依賴于風光資源的不穩(wěn)定性，但通過儲能系統(tǒng)可以平衡電力供應，降低氫氣成本。通過生物質熱解、氣化或發(fā)酵等技術生產氫氣。生物質資源豐富且可再生，但需要進一步優(yōu)化工藝以提高氫氣產率和降低成本。結合天然氣重整與二氧化碳捕集利用技術，實現(xiàn)低碳制氫。這種方式可以利用現(xiàn)有的天然氣基礎設施，并通過碳捕集減少碳排放?！鲋谐叨阮A測出綠電制氫智能控制系統(tǒng)示意烴資源評價加工與利用氫氣梯級高效利用通過變壓吸附等工藝，煉化企業(yè)能夠有效通過變壓吸附等工藝，煉化企業(yè)能夠有效回收裝置外排廢氫和干氣中的氫氣，這一過程不僅提高了氫氣的利用效率，還顯著節(jié)約了全廠的氫耗。根據(jù)不同用戶對氫氣純度的需求，合理設置氫氣管網(wǎng)，實現(xiàn)氫氣資源的梯級利用。這種策略有助于降低生產成本，同時滿足各種工業(yè)過程對氫氣純度的不同要求。為加氫裂化裝置供應高純度氫氣可以顯著提高氫分壓，從而優(yōu)化反應條件，提升產品質量和生產效率。這是氫氣梯級高效利用中的一個重要環(huán)節(jié)。公眾號·烴資源評價加工與利用綠氧耦合利用綠氧不加壓不純化利用綠氧不加壓不純化利用主要應用于催化裂化富氧再生、煙氣循環(huán)再生等領域，通過提高氧氣濃度來增強反應效率和產能，實現(xiàn)環(huán)保與經(jīng)濟效益的雙贏。綠氧加壓及純化利用在煤制氣化爐、醋酸乙烯原料生產等過程中，綠氧加壓及純化利用能夠顯著提升燃燒效率和產品質量，是推動化工行業(yè)綠色轉型的重要技術路徑。綠氧耦合燒焦過程優(yōu)化通過實施綠氧富氧再生技術，在不改變現(xiàn)有裝置結構的前提下，可以有效提升裝置加工能力，增加聚合級乙烯和丙烯的產量，為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。CIESC/XNCIESC/XN風能太陽能核能等電解水風能太陽能核能等電解水綠油品油品高端煤高端材料天然氣材料新材料合成氣畏里制烯燒、上與利用法烯經(jīng)與利用新型生產工藝系統(tǒng)的構建通過綠氫綠電和生物質等綠色能源的耦合利用，再造煉化生產工藝流程，實現(xiàn)短流程、低能耗、低碳排的生產目標，同時增產高價值產品。中國石化開發(fā)的雙功能耦合催化劑體系，實現(xiàn)了合成氣短流程一步法生產低碳烯烴，已在中石化揚子石油化工有限公司進行中型試驗，提高資源綜合利用率。原油直接裂解技術該技術一步將原油轉化為烯烴芳烴，具有流程短、低碳烯烴收率高的優(yōu)點，已發(fā)展到商業(yè)示范階段，顯著提升生產效率和資源利用率。 清潔能源的融合利用生物質資源高效轉化低值資源高質化利用煉化工業(yè)通過整合風能、太陽能等清潔能源，不僅優(yōu)化了能源結構，還顯著降低了碳排放，推動了行業(yè)向低碳化轉型的步伐。利用先進的催化裂解技術，煉化工業(yè)將生物質資源轉化為高價值產品，如針狀石油焦和包覆碳材料，提高了資源的利用效率和經(jīng)濟價值。通過工藝創(chuàng)新，煉化工業(yè)成功將催化裂化油漿等劣質資源轉化為高價值產品，實現(xiàn)了資源的最大化利用，促進了產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。工藝集成創(chuàng)新通過開發(fā)“多頭一尾”的一體化分離新工藝，如原油蒸汽裂解耦合催化裂解技術，實現(xiàn)資源的高效轉化利用，顯著提升資源利用率和產品收率。結合煤化工過程的甲醇資源與石腦油裂解技術，推動油煤化一體化深度融合發(fā)展，有效促進不同類型資源的高效轉化利用，拓寬原料來源。開發(fā)節(jié)氫型工藝和變革性替代工藝，依靠催化劑進步或工藝優(yōu)化，減少氫氣消耗，大幅度降低氫耗或實現(xiàn)無氫消耗，推動生產過程向低碳排方向發(fā)展多能融合技術路線的應用分析CIESC/N\CIESC/N新型生產工藝系統(tǒng)采用漸進式油轉化、油轉特技術路線原油直接裂解技術通過一步轉化反應，將原油直接轉化為烯烴和芳烴，該技術已發(fā)展到商業(yè)示范階段，顯著提高了資源生物質資源融合利用技術旨在開發(fā)生物質制生物基燃料、化學品和材料，促進生物質資源的高效利用，推動綠色低碳轉型。渣油漿態(tài)床加氫裂化技術專門拔頭油1號常減壓蒸通1號常減壓蒸通2號常減壓蒸通柴油柴油乙烯裝置乙烯裝置芳烴抽提→芳烴抽提→芳經(jīng)干氣提濃富乙烯氣干氣提濃高硫原油高硫原油1號氣體分離催化裂解催化裂解2號催化裂化3號催化裂化重整汽油等烷基化烷基化新建裝置新建裝置改足裝置暫你縮裝置綠氫是通過電解水等可再生能源方式產生的氫氣，這種方式不僅能夠減少對化石燃料的依賴，還能有效降低碳排放，是實現(xiàn)能源轉型和環(huán)境保護的重要途徑?；覛涞沫h(huán)境影響灰氫是通過化石燃料如天然氣、煤炭等轉化而來，伴隨較高的碳排放。這種制氫方式對環(huán)境造成較大壓力，不符合當前全球減排的趨勢和要求。節(jié)氫型新工藝通過優(yōu)化氫氣的生產和使用過程，提高了氫氣的利用效率，減少了能源消耗和排放。這種工藝有助于推動煉化行業(yè)的綠色低碳發(fā)展，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。耗氫噴氣燃料加氫潤滑油加氫高壓加氫中壓加氫裂化重整預加氫重整2.90.50.56.4重整及低分氣提純氫化工氫3.89.11號/2號制氫45.8再電氣化等措施供能柔性靈活多元化逐步電氣化替代開發(fā)應用低成本儲能技術新型動熱力系統(tǒng)通過打破傳統(tǒng)以化石能源為主的供能思路，增強新能源消納能力，建立智能電力調度系統(tǒng)和源網(wǎng)荷儲能源管控平臺，實現(xiàn)電力供給與消費在時間上的靈活解耦與耦合。推進燃料加熱設備的電氣化替代，如對流室工藝介質的加熱、蒸汽驅動設備替代等，以及伴溫維系統(tǒng)的電氣化改造，減少蒸汽和燃料消耗，提高能源利用效率。包括重力儲能、機械儲能、電磁儲能、化學儲能和氫儲能等，以平衡新能源發(fā)電的波動性和間歇性，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，推動煉化行業(yè)向更加綠色、低碳、高效的方向發(fā)展。設備名稱電氣化后增加高壓加氫的循環(huán)氫壓縮機3號催化裂化的低壓凝汽汽輪機凝汽中壓加氫的低壓凝結機組凝汽合計新型動熱力系統(tǒng)采用綠電替代及局部再電氣化等措施煉油區(qū)部分加熱爐電氣化改造設備名稱電氣化前消耗標準電氣化后消耗標準電氣化后增加電氣化方案常壓爐綠電加熱部分對流段介質或者加熱空氣減壓爐綠電加熱部分對流段介質或者加熱空氣2號連續(xù)重整預加氫進料加熱爐電阻輻射型加熱爐蒸發(fā)塔重沸爐電阻輻射型加熱爐四合一爐綠電加熱空氣反應進料加熱爐合計CIESC/NCIESC/N煉油行業(yè)通過引入新型生產工藝、氫氣系統(tǒng)和動熱力系統(tǒng)，能夠降低碳排放。在天然氣制氫的情況下，采用“渣油加氫+催化裂解”工藝后，碳排放量會有所增加，主要是由于新裝置生焦量較大。但如果使用綠氫替代天然氣制氫，碳排放量可以降低，單位原油的碳排放強度也會下降。進一步結合綠電替代和電氣化改造，經(jīng)濟效益方面，綠氫替代天然氣制氫初期會導致煉油轉型方案效益下降。但當綠氫價格降低或碳稅增加時，內部收益率可以提高到10%以上。盡管綠氫替代能有效降低碳排放，但成本較高，對企業(yè)經(jīng)濟效益有影響。因此，需要開發(fā)低成本綠氫技術，并爭取\在“雙碳”目標的背景下，煉化工業(yè)面臨著綠色低碳發(fā)展的迫切需求，同時也承擔著高效消納新能源和推動國家能源轉型的重要任務。這一轉型不僅關乎環(huán)境的可持續(xù)性，也是能源結構優(yōu)化的煉化工業(yè)通過整合風能、太陽能、生物質能、核能和LNG冷能等清潔低碳能源，提升了新能源的應用比例，促進了能源消費結構向低碳化轉變。這種多能融合策略有助于減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，同時推動能源的多元化和清在原料使用上，煉化工業(yè)開始融合傳統(tǒng)化石原料與生物質等新能源原料，重新設計和優(yōu)化生產工藝流程。這一轉型旨在實現(xiàn)更豐富的原料來源、更低的化石能源消耗和更少的污染物排放，同時高端化學品和化工新材料等高附加值產品。_多能融合發(fā)展