炼化企业节能降碳路在何方

   2023-05-11 IP属地 辽宁中国石油新闻中心20290

实现“双碳”目标,是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。作为高耗能行业的重点领域,炼化行业的碳减排工作怎么做,绿色发展之路怎么走——

5月8日,在大庆石化新建的年40万吨二氧化碳回收项目工地现场,施工人员正在紧锣密鼓地进行仪表、电器联合调试,压缩机单机试运转和三查四定等工作,为项目建成投产做最后冲刺。

炼化企业碳排放具有总量较大、强度突出、捕集成本高等特点。如何让生产过程中产生的大量二氧化碳“变废为宝”?长期以来,炼化企业一直在寻找最优的解决方案。

经过不断探索,产业链协同发力,全面推进能效提升,应用先进绿色工艺技术,采用低碳原料,调整能源结构,攻关二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)等,逐步成为炼化企业实现“双碳”目标的主要途径。

加快能效提升 持续推进生产过程减碳

炼化企业的碳排放主要来自炼油和合成气等的生产过程。统计数据显示,2022年我国原油加工环节的二氧化碳排放量约为2.2亿吨。

由于能耗高、化石能源加工占比大,以及生产过程碳减排技术创新难、成本高昂,炼化企业的节能降碳之路面临巨大挑战。

“加大技术升级和新技术应用力度,实现炼化过程减碳、提质、增效,是企业绿色低碳转型的关键。”庆阳石化副总经理、安全总监张振泰表示,可以通过加热炉提效、优化催化反应和烧焦操作、深化装置间热供料热联合、换热网络集成优化等措施,降低能耗、物耗,提高炼化生产效率和用能效率。

加热炉是炼化企业进行加热、提供反应条件的核心设备。2022年,庆阳石化率先采用“燃料气复合阻蚀系统+高低温空气预热器”新技术以及进行了常压和连续重整装置95+高效加热炉节能技术改造。截至目前,两套装置已连续平稳运行8个多月,热效率分别提升至95.42%和95.21%,达到国内领先水平。据测算,两套装置全年满负荷运行可节约燃料气约5000吨,减少二氧化碳排放约1.5万吨,降低炼油综合能耗约1.5千克标油/吨,节能减碳成效显著。

抚顺石化公司热电厂立足“双碳”目标,从2022年6月起开展“节煤减电”行动,运行方式逐步由“四炉”转为“三炉”。2023年一季度,这个电热厂采用“三炉”运行方式运行39天,比计划减少燃煤消耗1.32万吨,减少二氧化碳排放3万吨,按照碳配额交易价格60元/吨计算,累计为公司提效180万元。

“要牢固树立节能提效是‘第一能源’的理念。”长庆石化总经理助理兼规划计划处处长任立鹏认为,应加快淘汰和置换落后产能,持续提高终端电气化率,同时,打破装置壁垒,按照“高质高用、低质低用、梯级利用”的原则,持续推动企业通过节约用能、高效用能实现生产过程降碳。

2019年,长庆石化在对全厂装置和系统的用能情况进行诊断和优化的基础上,实施了催化顶循与气分脱丙烷塔热联合、汽油加氢装置内热量回收等11个节能改造项目。截至目前,项目累计节能10万余吨标准煤,减少二氧化碳排放约25万吨,创造经济效益超过1.2亿元。

下一步,炼化企业将加快研发和推广新型绿色高效炼化工艺技术,包括原油直接裂解制烯烃、电气化乙烯裂解炉、芳烃高效生产和分离工艺等,持续推进生产过程减碳。

加强循环利用 让二氧化碳重回价值链

据预测,2030年以前,我国石化工业二氧化碳排放总量年均增幅要控制在4%左右,才能跟上国家实现“双碳”目标的步伐。炼化企业工艺流程复杂,存在催化剂烧焦、工艺尾气排碳等压减难度大的过程碳排放源,因此,仅靠二氧化碳减排是远远不够的。

近年来,实现净零碳排放核心技术之一的CCUS,在抵消化石燃料与过程碳排放方面,发挥着越来越大的作用。许多炼化企业启动了CCUS攻关,并形成了多条技术路径。

“我国炼化企业低浓度碳源约占90%,在炼化过程性排碳的捕碳技术中,低浓度二氧化碳的低成本捕集是行业共性难题和首要目标。”张振泰表示,CCUS是炼化企业实现“双碳”目标的重要途径。

2023年3月,青海油田格尔木炼油厂首轮甲醇装置的二氧化碳回收单元运行试验取得成功。该项目采用CCUS技术,将甲醇装置排放出来的二氧化碳进行捕捉,经溶剂吸收解吸分离后,与氢气结合生成“绿色”甲醇。

据项目负责人介绍,这套10万吨/年甲醇装置二氧化碳回收单元,每小时设计回收二氧化碳3000标准立方米,全年预计可回收二氧化碳5.16万吨。按照目前全国碳排放权交易行情,每吨二氧化碳排放价格为58元,回收单元可产生直接效益近300万元。同时,每年还可增产甲醇9000吨,产生效益近2000万元。另外,按照每亩森林每年可固碳24.55吨的标准计算,回收5.16万吨二氧化碳相当于133.3公顷森林的固碳作用,生态效益非常突出。

作为国家级绿色工厂,长庆石化十分注重发展绿色低碳循环经济。由于自身4万标准立方米/小时天然气制氢装置变压吸附单元尾气“富碳少氢”,而一路之隔的咸阳石油化工公司甲醇装置驰放气“富氢少碳”。长庆石化利用CCUS技术,对制氢过程中产生的二氧化碳进行捕集利用,与咸阳石油化工公司进行物料互供优化,每年减少二氧化碳排放约2.9万吨,节约天然气1.3万吨。

即将投产的大庆石化年40万吨二氧化碳回收项目,选用生产成本低、工艺流程简单、设备投资低的压缩-干燥工艺技术,捕集回收合成氨装置副产品二氧化碳(纯度94%),经过压缩、干燥后,产出纯度在99%以上的二氧化碳,通过管道输送至大庆油田榆树林油田树2区块和页岩油开发区块,用作驱油剂,既大幅降低了碳排放量,又提高了油藏采收率,预计每年可创效2300多万元。

聚焦重点环节 积极推进用能结构转型

目前,我国炼化企业能源消耗仍以化石能源为主,碳排放总量较高。北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目发布的一项报告显示,2021年,我国石化行业二氧化碳排放总量约为4.45亿吨,占当年二氧化碳排放总量的4%左右。

由此可见,以低碳电力替代高碳电力和化石燃料,以“蓝氢”和“绿氢”替代“灰氢”,将是炼化企业源头减碳的重要手段。

“当前,炼化装置用能电气化率仅有10%左右,还有提升空间。”张振泰表示,应在统筹安全运行和经济可行的基础上,加大技术改造力度,增加“绿电”“绿热”的使用,推进炼化企业从源头减碳。

“十四五”以来,庆阳石化积极与庆阳供电公司沟通协调,争取绿电消纳比例。2022年,绿电消纳量达到1.2亿千瓦时,占全厂用电总量的36%,创历史新高。

炼化企业是氢气的主要生产方和使用方,存在着大量氢气被低效利用的情况。对此,任立鹏认为,需要通过优化用能结构,实现加氢装置的节能降耗,同时,推进企业用氢绿色化,减少碳排放,建设“绿氢”炼化产业。

作为咸阳市清洁低碳能化和氢能产业链双“链主”企业,近年来,长庆石化加大清洁低碳能源发展布局,已建成的4万标准立方米/小时制氢装置,以天然气为原料,可年产纯度99.9%以上的工业氢气3万吨,满足每天1万辆氢燃料电池汽车的需求。

长庆石化2022年实施的氢气品质提升项目,通过变压吸附技术,生产出纯度高达99.999%的氢气,产品质量同时满足燃料电池用氢和高纯氢两个认证标准。该项目今年5月底建成投产后,长庆石化将具备1500吨/年燃料电池用氢生产能力和装车能力,除服务氢燃料电池汽车加氢站外,还能满足光纤、半导体和集成电路等产业对6N级乃至更高纯度要求的氢气供应需求,并且每年可减少周边二氧化碳排放约2.2万吨。

为加快用能结构转型,长庆石化持续推进电气化改造,目前,全厂83台高排放、高耗能电机全部改造完成,累计降低能耗9%。

对于炼化企业而言,推进碳达峰碳中和意味着进入一个全新的发展阶段,需要科学合理规划发展规模,积极引进新的低碳炼化技术和设备,推动企业转变发展方式,建成绿色、高效、环保的炼化产业。(记者 陈青,谢文艳 王得刚 张运泓 朱虹 刘珊参与采访)

 
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