地大熱能：中國工程院院士孫麗麗：以地熱能+多能互補的耦合體系助石化行業(yè)減碳

石化行業(yè)的發(fā)展關乎產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈安全穩(wěn)定、民生福祉改善，但其產(chǎn)業(yè)鏈條長、產(chǎn)品種類多、關聯(lián)覆蓋廣，減碳并非易事。統(tǒng)計顯示，2020年全行業(yè)所排放的二氧化碳大約占到全社會排放總量的5%。在加工轉化過程中，約有25%的化石能源用于加熱、驅動設備等環(huán)節(jié)，其余則通過產(chǎn)品將碳排放延伸至終端消費領域。

早前，工信部等六部門聯(lián)合印發(fā)的《關于“十四五”推動石化化工行業(yè)高質量發(fā)展的指導意見》提出，到2025年，基本形成自主創(chuàng)新能力強、結構布局合理、綠色安全低碳的高質量發(fā)展格局。節(jié)能降碳怎么做？綠色發(fā)展怎么走？在近日舉行的2022全球能源轉型高層論壇上，中國工程院院士、全國工程勘察設計大師孫麗麗給出了建議。

減碳面臨四大主要挑戰(zhàn)

孫麗麗用一組數(shù)據(jù)展示了行業(yè)現(xiàn)狀：2021年，我國煉油規(guī)模達到9億噸、位列世界第二，乙烯、PX、合成樹脂、合成橡膠、合成纖維等產(chǎn)能均為世界第一，全國規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量多達2.69萬家。門類齊全、品種配套、技術先進、具有較強競爭力的石化工業(yè)體系，為滿足人民日益增長的物質生活需要、保障國家能源安全、促進經(jīng)濟發(fā)展作出重要貢獻。

但同時，高碳排放的現(xiàn)實不可忽視。孫麗麗坦言，其生產(chǎn)就是化石能源通過化學反應和物理分離等復雜過程，轉化為清潔油品和化工材料?！斑@么重要的一個行業(yè)，既是能量提供者，也是能源消耗大戶。經(jīng)濟社會發(fā)展對石化產(chǎn)品的需求仍在不斷增長，尤其是高端化工材料保障水平還有欠缺，解決好發(fā)展與清潔低碳的矛盾已成為重要任務?！?o:p>

孫麗麗認為，面對“雙碳”目標，石化行業(yè)面臨著四大主要挑戰(zhàn)：基于現(xiàn)有工藝技術與工程技術，難以系統(tǒng)性解決節(jié)能降碳問題；基于現(xiàn)有加工路線，難以滿足“減油增化”的市場發(fā)展需要；現(xiàn)有工程裝備難以匹配新工藝和新用能系統(tǒng)；廢棄物循環(huán)高效利用，碳捕捉、封存和利用等技術攻關及工業(yè)應用亟待突破。

“多年來，工藝及節(jié)能降耗技術的發(fā)展，帶動行業(yè)能耗水平取得了長足進步，但是相關技術也已進入平臺期，很難持續(xù)解決減碳hbddrn.com問題。為滿足市場需求，行業(yè)自身還在向著中下游產(chǎn)業(yè)鏈及高端化學品的方向延伸，在此過程中又會持續(xù)增加碳排放。轉型深度越深、產(chǎn)業(yè)鏈越長、碳排放越高，越需要跳出傳統(tǒng)思路進行創(chuàng)新。與之相配套的裝備也要更新，能夠匹配新的工藝過程，并保障用能系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠?！睂O麗麗表示。

讓生產(chǎn)過程耦合多種能源

如何破解難題？孫麗麗提出“構建多能互補的能源耦合體系”的思路——以化石能源作為原料，用于生產(chǎn)潔凈能源及化工品、化工材料，以風能、光能、地熱能、生物質能及核能等多種能源作為生產(chǎn)過程的能源提供者。讓生產(chǎn)過程耦合利用多種能源，充分發(fā)揮不同能源的屬性和特征，進而實現(xiàn)能源結構低碳化、資源利用高價值化、廢棄物回收資源化并兼具經(jīng)濟性。

“也就是說，按照不同資源條件和用能對象，采取多種類型能源相互補充的方式。石油可以生產(chǎn)碳材料、化工新材料、清潔油品等，那就讓它回歸原料本色，太陽能、風能、核能等作為能量的提供者，為生產(chǎn)過程供能。由此，滿足各自需要、發(fā)揮各自特性，更好地保護生態(tài)環(huán)境?！睂O麗麗進一步解釋。

對標石化行業(yè)清潔低碳高質量發(fā)展要求，堅持目標導向、問題導向和體系思維，具體可從三方面展開路徑攻關?！笆紫仁菍κ袠I(yè)用能需求和多種能源供應特征的分析。不是所有能源都可以用其他能源來代替，比如有些流程工業(yè)hbddrn.com屬于高危，需要保安保穩(wěn)，我們就得把工藝需求和裝備制造能力結合起來進行系統(tǒng)性分析?！睂O麗麗稱。

其次，分別是能源耦合支撐和耦合體系構建，包括關鍵技術、能源管控模式的創(chuàng)新，體系目標和耦合規(guī)則的建立以及耦合體系效果評估等內容。孫麗麗舉例：“太陽能、風能受到環(huán)境、時空等因素影響，而流程工業(yè)的最大特點是需要連續(xù)生產(chǎn)，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性。如何讓其與間斷性的可再生能源更好結合？這就需要關鍵技術支撐，并要制定體系目標、耦合有原則，對其效果展開系統(tǒng)評估?！?o:p>

四個重大難題亟待解決

新思路的落地需要過程。孫麗麗直言，目前仍有四個重大難題待解決，即以傳統(tǒng)流程的重構再造，解決工藝技術創(chuàng)新和變革問題；以能源系統(tǒng)設備升級，保障能源管理水平持續(xù)提升、滿足工藝過程需要；保障多種能源供給過程中的安全穩(wěn)定性；建立能源管理機制，制定產(chǎn)業(yè)政策和標準規(guī)范。

對此，實踐探索已經(jīng)展開。例如，國家發(fā)改委去年10月發(fā)布的《石化化工重點行業(yè)嚴格能效約束推動節(jié)能降碳行動方案（2021—2025年）》，鼓勵石化基地或大型園區(qū)開展核電供熱、供電示范應用，為核能與石化多能耦合體系構建提供了參考?！靶⌒?a href="http://www.rijz.cn/t/高溫.html" >高溫氣冷堆技術已取得顯著進步，hbddrn.com具有安全性好、出口溫度高等優(yōu)點，提供的高品質蒸汽可涵蓋石化主要用氣需求。從化工行業(yè)來講，自身也需要做綠電、綠氫、供暖、海水淡化等一系列工作，前者正好可以為化工生產(chǎn)提供‘氫、汽、水、熱、電’?！睂O麗麗表示。

再如，傳統(tǒng)石油煉制、加工轉化過程復雜，一個煉廠可有多達40種以上工藝技術，難免加劇能耗及碳排放。通過流程再造，開發(fā)基于裂解新技術的煉化耦合新工藝，形成短流程最大化生產(chǎn)化學品，綜合能耗由此降低。hbddrn.com其過程還可加入用能系統(tǒng)再電氣化，開發(fā)研制大型關鍵裝備電氣化替代的關鍵技術。比如將原有的燃料加熱爐改為電加熱爐，基于千萬噸原油加工規(guī)模，替代后每年可節(jié)省約134萬噸標準燃料，既拓寬了綠電應用場景，又提升了應用效率。

“新型煉化耦合新技術、油煤化一體化等進步，促進不同產(chǎn)業(yè)鏈融合，拓展了化石燃料高效利用途徑。新能源快速發(fā)展則提供了更好的廣闊應用場景，用能替代后，可充分發(fā)揮化石能源資源屬性，用同樣的原油資源生產(chǎn)更多的清潔原料、化工品和化學品、高端新材料、特色油品?！睂O麗麗稱。