知库专栏|充分释放石化行业减污降碳协同增效潜力
2022年07月18日
作者：张钢锋 卜梦雅
作者单位：上海市环境科学研究院
来源：中国环境报
石化行业是我国国民经济发展的主要支柱产业之一，同时也是产生空气污染物和温室气体排放的重点行业。“十三五”期间，我国石化行业规模与产能进一步提升，炼油能力从2016年的7.88亿吨/年提高至2020年的8.81亿吨/年。“十四五”时期，随着我国生态环境保护进入减污降碳协同增效的新阶段，石化行业也面临着新的机遇和挑战。
根据2018年“2+26”城市工业源清单数据分析，石化行业对我国京津冀及周边城市工业源PM2.5、SO2、NOx和VOCs的排放贡献率分别为5%、5%、2%和34%。同时，调研结果显示，石化行业是我国工业部门中耗能和排放较高的行业，每年石油炼制与化学品生产过程中的碳排放量近6亿吨，约占全国碳排放总量的6%。
在空气污染物排放方面，石化行业的排放源形式多样，污染排放有着复杂性。其中，PM2.5、SO2、NOx等主要来自工艺有组织排放以及燃烧排放。VOCs的排放源除这两者之外，还包括设备泄漏、储罐呼吸、装卸过程逸散、火炬排放、废水处理过程排放等十余个环节，且无组织排放占大多数，同时存在非正常工况排放的情况。
在温室气体排放方面，单从CO2排放来看，石化行业排放源主要包括燃料燃烧、火炬燃烧以及工艺生产过程排放等。其中，燃料燃烧和火炬燃烧是主要贡献源。如果将关注面扩展至除CO2之外的其他温室气体，来源则更加广泛。石化企业生产过程涉及的原料、中间体、产品及副产品中部分会含有甲烷、氟氯烃等温室气体，因此在设备泄漏、储罐呼吸、装卸过程逸散等众多环节中，也产生了非CO2温室气体排放。
由于现阶段我国石化行业存在企业规模水平差异大、先进产能与落后产能并存、中小装置用能占比较大以及能量系统优化不足等问题，石化行业节能降碳改造升级的潜力较大。
在我国生态环境管理的不同发展阶段，针对石化行业空气污染物管控的侧重点有所不同。从20世纪70年代开始至“十一五”末，我国对石化行业空气污染物的管控主要集中在传统的“老三样”（即颗粒物、二氧化硫和氮氧化物）上。进入“十二五”以后，才正式提出VOCs污染管控要求，且相关政策不断推陈出新。据不完全统计，在“十二五”至“十三五”的十年里，仅国家层面发布的涉及石化行业VOCs管控的相关政策文件就有二十余部。国家政策对石化行业提出了覆盖源头削减、过程控制和末端治理的全过程综合治理要求。期间，原环境保护部于2015年首次发布三项石化行业国家标准，对VOCs等空气污染物提出了空前严格的管控要求。
2020年“双碳”目标提出后，石化行业减污降碳协同增效成为工作重心，《2030年前碳达峰行动方案》（以下简称《方案》）、《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》、《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》等相关政策文件纷纷出台。其中，《方案》明确了石化行业减污降碳的具体目标——到2025年，国内原油一次加工能力控制在10亿吨以内，主要产品产能利用率提升至80%以上，给石化行业带来了巨大的挑战。如何统筹发展与减排的关系，进一步降低单位能耗，严格控制污染物排放总量和浓度，在限定时间里实现减污降碳目标，成为石化行业减污降碳面临的重要课题。
总体来看，石化行业减污降碳可以从源头、过程及末端全周期寻求可行的路径。
在源头协同方面，可以从能源和生产两方面入手。一是实施清洁能源和清洁燃料替代，扩大绿电使用比例，同时开展“以气代煤”，从传统油气能源向洁净综合能源融合发展；二是开展绿色原料及工艺革新，突破新型催化、绿色合成等关键技术，同时淘汰落后工艺和设备。
在过程协同方面，也可以从能源和生产两方面考虑。一是强化能源和资源节约高效利用，升级节能技术和设备，比如采用高效空气预热器、变频调速机泵等设备，优化企业换热网络、蒸汽动力系统，提高能源使用率和转化率；二是在生产过程中减少污染物和能量泄漏，提升污染捕集及能量回收效果，比如开展泄漏检测与修复（LDAR），以减少VOCs和甲烷、氟氯烃等温室气体泄漏。
在末端协同方面，一是推广和使用低碳废气净化技术，比如企业在末端治理技术选型时优先考虑一些回收利用类净化工艺，而不是盲目采用焚烧等高碳排技术；二是针对行业CO2排放，借助CCUS等相关技术，帮助石化企业减少全生命周期碳排放。
作者单位：上海市环境科学研究院
来源：中国环境报
石化行业是我国国民经济发展的主要支柱产业之一，同时也是产生空气污染物和温室气体排放的重点行业。“十三五”期间，我国石化行业规模与产能进一步提升，炼油能力从2016年的7.88亿吨/年提高至2020年的8.81亿吨/年。“十四五”时期，随着我国生态环境保护进入减污降碳协同增效的新阶段，石化行业也面临着新的机遇和挑战。
石化行业空气污染物及温室气体排放现状
根据2018年“2+26”城市工业源清单数据分析，石化行业对我国京津冀及周边城市工业源PM2.5、SO2、NOx和VOCs的排放贡献率分别为5%、5%、2%和34%。同时，调研结果显示，石化行业是我国工业部门中耗能和排放较高的行业，每年石油炼制与化学品生产过程中的碳排放量近6亿吨，约占全国碳排放总量的6%。
在空气污染物排放方面，石化行业的排放源形式多样，污染排放有着复杂性。其中，PM2.5、SO2、NOx等主要来自工艺有组织排放以及燃烧排放。VOCs的排放源除这两者之外，还包括设备泄漏、储罐呼吸、装卸过程逸散、火炬排放、废水处理过程排放等十余个环节，且无组织排放占大多数，同时存在非正常工况排放的情况。
在温室气体排放方面，单从CO2排放来看，石化行业排放源主要包括燃料燃烧、火炬燃烧以及工艺生产过程排放等。其中，燃料燃烧和火炬燃烧是主要贡献源。如果将关注面扩展至除CO2之外的其他温室气体，来源则更加广泛。石化企业生产过程涉及的原料、中间体、产品及副产品中部分会含有甲烷、氟氯烃等温室气体，因此在设备泄漏、储罐呼吸、装卸过程逸散等众多环节中，也产生了非CO2温室气体排放。
由于现阶段我国石化行业存在企业规模水平差异大、先进产能与落后产能并存、中小装置用能占比较大以及能量系统优化不足等问题，石化行业节能降碳改造升级的潜力较大。
石化行业减污降碳政策目标与面临的挑战
在我国生态环境管理的不同发展阶段，针对石化行业空气污染物管控的侧重点有所不同。从20世纪70年代开始至“十一五”末，我国对石化行业空气污染物的管控主要集中在传统的“老三样”（即颗粒物、二氧化硫和氮氧化物）上。进入“十二五”以后，才正式提出VOCs污染管控要求，且相关政策不断推陈出新。据不完全统计，在“十二五”至“十三五”的十年里，仅国家层面发布的涉及石化行业VOCs管控的相关政策文件就有二十余部。国家政策对石化行业提出了覆盖源头削减、过程控制和末端治理的全过程综合治理要求。期间，原环境保护部于2015年首次发布三项石化行业国家标准，对VOCs等空气污染物提出了空前严格的管控要求。
2020年“双碳”目标提出后，石化行业减污降碳协同增效成为工作重心，《2030年前碳达峰行动方案》（以下简称《方案》）、《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》、《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》等相关政策文件纷纷出台。其中，《方案》明确了石化行业减污降碳的具体目标——到2025年，国内原油一次加工能力控制在10亿吨以内，主要产品产能利用率提升至80%以上，给石化行业带来了巨大的挑战。如何统筹发展与减排的关系，进一步降低单位能耗，严格控制污染物排放总量和浓度，在限定时间里实现减污降碳目标，成为石化行业减污降碳面临的重要课题。
石化行业如何实现减污降碳协同
总体来看，石化行业减污降碳可以从源头、过程及末端全周期寻求可行的路径。
在源头协同方面，可以从能源和生产两方面入手。一是实施清洁能源和清洁燃料替代，扩大绿电使用比例，同时开展“以气代煤”，从传统油气能源向洁净综合能源融合发展；二是开展绿色原料及工艺革新，突破新型催化、绿色合成等关键技术，同时淘汰落后工艺和设备。
在过程协同方面，也可以从能源和生产两方面考虑。一是强化能源和资源节约高效利用，升级节能技术和设备，比如采用高效空气预热器、变频调速机泵等设备，优化企业换热网络、蒸汽动力系统，提高能源使用率和转化率；二是在生产过程中减少污染物和能量泄漏，提升污染捕集及能量回收效果，比如开展泄漏检测与修复（LDAR），以减少VOCs和甲烷、氟氯烃等温室气体泄漏。
在末端协同方面，一是推广和使用低碳废气净化技术，比如企业在末端治理技术选型时优先考虑一些回收利用类净化工艺，而不是盲目采用焚烧等高碳排技术；二是针对行业CO2排放，借助CCUS等相关技术，帮助石化企业减少全生命周期碳排放。
