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现代煤化工产业面对“双碳”目标下的减碳思路

发布时间:2021-07-13 15:53:35浏览次数:

现代煤化工业是一个以煤炭为原料,生产清洁能源和化工产品为目标的现代化煤炭加工转化产业。主要依靠技术革新来实现天然气和石油资源的部分补充与替代。当下,我国的现代煤化工产业格局以“蒙西、陕西、山西”+宁夏为核心支点,青海、新疆为补充,东部沿海为外延。这些年我国的现代煤化工产业在稳步推进,截止“十三五”末,已建成32套煤(甲醇)制烯烃、24套煤制乙二醇、8套煤制油、4套煤制天然气的示范及产业化推广项目。


产业高碳、集排特性是面对“双碳”目标的“双刃剑”


数据显示,到2019年底我国的现代煤化工产业的原料煤转化量约1.55亿吨标煤,约占煤炭消费总量的5.6%。出于自身结构及反应过程,消费1吨煤将排放2-3吨以上二氧化碳,从原理上来讲,这个排放不可避免。


“双碳”目标对现代煤化工产业提出了极大挑战。扎实做好碳达峰、碳中和各项工作,将成为未来一段时期的重要任务。为了实现这一愿景,能源领域将迎来一次根本性调整,现代煤化工产业如何加快减碳、实现低碳转型已成当务之急。


现代煤化工产业碳排放具有浓度高、排放集中优势,华清环保认为原因有两点:


第一,煤化工生产中的二氧化碳排放主要有能源使用过程中的燃烧排放以及生产过程中的工艺排放两种。燃烧排放主要存在于加热炉、自备电厂等燃料气、煤燃烧排放过程,排放浓度较低,生产过程中的工艺排放主要来自气净化环节,排放浓度较高,二氧化碳的体积能够达到65%—95%。


第二,二氧化碳的排放量分布比较集中,并且单个排放源的排放量比较大。大型煤化工装置的二氧化碳排放量达到百万吨以上,而生产过程排放的二氧化碳量所占比例在55%以上,排放源比较集中,这就使得工业生产过程中排放的二氧化碳能够得到富集。因此,对二氧化碳进行提纯投入会相对较少,操作会相对简单。


2020年,生态环境部印发《纳入2019—2020年全国碳排放权交易配额管理的重点排放单位名单》,多家大型煤化工企业均被纳入。然而,文件规定的配额管理仅针对煤化工企业自备电厂发电排放环节。相比之下,现代煤化工生产过程的碳排放更甚,但生产过程碳排放却暂未参与全国碳市场。

现代煤化工产业面对“双碳”目标下的减碳思路(图1)

产业发展暂不能满足日益增长的碳减排需求


在二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)方面,现代煤化工产业积累了宝贵的经验。在资源化利用制化学品方面,现代煤化工产业也已着手布局。近年来,我国现代煤化工企业和科研机构在二氧化碳制甲醇、烯烃、芳烃、汽油,二氧化碳制甲酸,二氧化碳和甲烷重整制合成气、二氧化碳制可降解塑料等高价值化学品方面取得一系列研究进展。


工艺革新应该是减少二氧化碳排放的最根本手段,也是“双碳”目标下最有效的碳减排途径。在此方面,现代煤化工行业开展了初步尝试。将太阳能“绿氢”直供化工装置生产高附加值的煤基新材料产品,降低现行通用工艺中原料煤的消耗。同时,还用于将项目所产的“绿氧”替代空分装置所产的氧气,减少燃料煤消耗。


煤化工产业减碳应从三方面着手


第一,大力发展CCUS技术推动减排。利用煤基能源化工过程中副产二氧化碳高浓度优势,积极探索CCUS技术,超前部署高效CCS以及二氧化碳驱油等CCUS技术的前沿性研发。积极扩展二氧化碳资源化利用途径与领域,将二氧化碳作为资源加以产业化利用,推动资源化利用二氧化碳生产高附加值烯烃、甲醇等化工产品。


第二,从政策层面尽快制定煤化工行业达峰目标及达峰行动方案,倒逼和引导现代煤化工产业低碳转型。应加严管控,针对行业出台更详细的碳盘查、碳核算指南,适时积极参与全国碳交易市场。


第三,通过现代煤化工和石油化工、可再生能源生产工艺融合减少碳排放。重点研究煤转化、油煤气耦合制燃料和大宗化学品的新路线,推动煤化工和石油化工融合发展。利用现代煤化工基地优势的可再生能源,如太阳能资源、高温核能等制取的低碳氢耦合煤化工,部分替代煤制灰氢,以大幅减少二氧化碳排放。

来源:华清环保

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