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【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
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。
 
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

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