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3月9日~10日，2023（第二屆）二氧化碳減排與資源化利用技術(shù)先鋒論壇在成都舉辦。論壇由中國(guó)石油和化工聯(lián)合會(huì)主辦，兩院院士、業(yè)界專家、高校學(xué)者就我國(guó)CCUS（二氧化碳捕集、利用與封存）產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行深入探討，認(rèn)為從二氧化碳捕集到物理、化學(xué)和生物利用直至封存的最大制約因素是成本，必須加強(qiáng)科技創(chuàng)新，開發(fā)更高效、更低成本的二氧化碳捕集技術(shù)與利用技術(shù)，加快建立CCUS產(chǎn)業(yè)體系。石化行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是主要碳排放源，“結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型+碳減排”是石化行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)及難點(diǎn)，面向不遠(yuǎn)的將來(lái)，石化產(chǎn)品將多一個(gè)“屬性”——碳標(biāo)簽。

本版文字由本報(bào)記者 程 強(qiáng) 整理

CCUS是碳中和必不可少的技術(shù)選擇

專家一致認(rèn)為：依賴傳統(tǒng)減排路徑無(wú)法實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)，而CCUS是目前實(shí)現(xiàn)化石能源零碳利用的唯一途徑，是碳中和必不可少的技術(shù)選擇。

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）預(yù)測(cè)，2030年和2050年CCUS減排量分別為1億~4億噸和30億~68億噸。國(guó)際能源署（IEA）預(yù)測(cè)，全球于2070年實(shí)現(xiàn)凈零排放，CCUS是第四大貢獻(xiàn)技術(shù)，占累計(jì)減排量的15%。國(guó)際可再生能源署（IRENA）預(yù)測(cè)，2050~2060年實(shí)現(xiàn)凈零排放，2050年CCUS將貢獻(xiàn)約6%，即27.9億噸/年的減排量。而據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2050年，CCUS對(duì)我國(guó)減排貢獻(xiàn)將達(dá)到10億噸/年的量級(jí)，占比10%~15%。

同時(shí)，全球氣候投融資快速增長(zhǎng)。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，2021年全球能源轉(zhuǎn)型投資總額達(dá)7550億美元（2020年為5013億美元），中國(guó)投資是美國(guó)的2.3倍；2021年全球綠色債券發(fā)行規(guī)模6210億美元（2020年為2970億美元），美國(guó)第一，中國(guó)第三；2021年全球碳市場(chǎng)交易總額約7594億歐元（2022年為2878億歐元），中國(guó)位列歐盟、北美、英國(guó)、新西蘭之后。

世界各國(guó)均加快推進(jìn)CCUS項(xiàng)目。全球首個(gè)燃煤電廠百萬(wàn)噸級(jí)二氧化碳捕集與封存工程——加拿大邊界大壩項(xiàng)目自2014年底運(yùn)行以來(lái)，已累計(jì)捕集二氧化碳415萬(wàn)噸，純度99%，主要用于強(qiáng)化采油和地質(zhì)封存。

全球最大燃煤電廠二氧化碳捕集與驅(qū)油封存商業(yè)化工程——美國(guó)佩特拉諾瓦項(xiàng)目2016年12月正式啟動(dòng)商業(yè)運(yùn)行，每噸二氧化碳捕集能耗約2.4吉焦，綜合成本在55~60美元。

全球首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)吸附法二氧化碳捕集與封存商業(yè)化工程——美國(guó)阿瑟港項(xiàng)目2013年初開始商業(yè)運(yùn)行，每噸二氧化碳捕集能耗約2.5吉焦，捕集后用于提高石油采收率。

全球首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)生物質(zhì)碳捕集封存（BECCS）商業(yè)項(xiàng)目——美國(guó)伊利諾斯乙醇廠捕集封存項(xiàng)目，將乙醇廠生產(chǎn)的二氧化碳捕集后進(jìn)行地質(zhì)封存。

全球首個(gè)垃圾發(fā)電碳捕集封存工程——挪威富海垃圾電廠項(xiàng)目計(jì)劃2026年建成投運(yùn)。

全球首個(gè)運(yùn)行的直接空氣碳捕集與封存（DACCS）項(xiàng)目——瑞士空氣技術(shù)企業(yè)“氣候工廠”和冰島碳封存技術(shù)公司合作的空氣碳捕集與封存項(xiàng)目，將從空氣中捕集到的二氧化碳與水混合，泵入地下1000米深處，在數(shù)年內(nèi)會(huì)變成石頭。

全球首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)DACCS項(xiàng)目——加拿大空氣碳捕集封存項(xiàng)目，設(shè)計(jì)每噸二氧化碳的捕集能耗為8.81吉焦。

目前，全球CCUS減排量超4000萬(wàn)噸/年，我國(guó)占比低于5%。我國(guó)也已建成約40個(gè)CCUS示范項(xiàng)目，年碳捕集能力超300萬(wàn)噸，設(shè)計(jì)和在建CCUS工程呈現(xiàn)規(guī)?；?、全流程、產(chǎn)業(yè)集群化趨勢(shì)。

國(guó)家能源集團(tuán)錦界電廠15萬(wàn)噸/年CCUS示范工程，是國(guó)內(nèi)已投運(yùn)最大的燃煤電廠燃燒后捕集示范工程，每噸二氧化碳捕集能耗為2.35吉焦，綜合成本在250~300元。在泰州電廠建設(shè)50萬(wàn)噸/年CCUS示范工程，設(shè)計(jì)每噸二氧化碳捕集能耗小于2.4吉焦，完全成本低于250元。

中國(guó)華能建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煙氣二氧化碳捕集理論和成套技術(shù)體系，目前正在華能隴東能源基地建設(shè)世界最大燃煤電廠CCS項(xiàng)目，年捕集150萬(wàn)噸，利用3700米深的咸水層封存。

延長(zhǎng)石油建成30萬(wàn)噸/年CCUS示范工程，由于煤化工排放二氧化碳濃度高（78%~98%），每噸二氧化碳捕集能耗僅1.37吉焦，成本僅105元。目前，已完成500萬(wàn)噸/年CCUS項(xiàng)目總體規(guī)劃編制。

中國(guó)石化建成我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)齊魯石化-勝利油田CCUS項(xiàng)目，示范區(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量2500多萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)15年累計(jì)注氣超千萬(wàn)噸、累計(jì)增油近300萬(wàn)噸，提高采收率11.6個(gè)百分點(diǎn)。中國(guó)石化還形成陸相頁(yè)巖油二氧化碳前置壓裂技術(shù)，增強(qiáng)壓裂效果，補(bǔ)充地層能量，提高單井最終采出量，已在勝利濟(jì)陽(yáng)頁(yè)巖油等全面應(yīng)用，多口井初期日產(chǎn)油超百噸，正建設(shè)陸相頁(yè)巖油國(guó)家級(jí)示范區(qū)。

中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院研究員孫楠楠說(shuō)，在碳中和全新情景下，CCUS整體定位發(fā)生深刻變化，它是目前實(shí)現(xiàn)大規(guī)?；茉戳闩欧爬玫奈ㄒ贿x擇，是保持電力靈活性的主要手段，是鋼鐵、有色、化工、水泥等難減排行業(yè)的必要方案，是非化石能源“碳元素”獲取和循環(huán)利用的主要手段，與新能源等耦合的負(fù)排放技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的托底保障。

中國(guó)工程院院士李陽(yáng)說(shuō)，國(guó)外提出的是CCS，我國(guó)于2010年提出CCUS，就是強(qiáng)調(diào)碳的資源化利用，通過(guò)利用實(shí)現(xiàn)減排增匯，并與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、新興產(chǎn)業(yè)耦合，重塑工業(yè)流程，形成新興產(chǎn)業(yè)。CCUS產(chǎn)業(yè)鏈包括捕集、輸送管網(wǎng)、能源化工、工業(yè)氣體、儲(chǔ)存等，產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜，運(yùn)營(yíng)周期長(zhǎng)，投資大。

當(dāng)前，我國(guó)CCUS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的困境是規(guī)模較小、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本高昂，受制于消納利用場(chǎng)景，全產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈有待升級(jí)。更重要的是，推動(dòng)CCUS商業(yè)化運(yùn)行，需要多種政策激勵(lì)，政策直接影響CCUS成本。如美國(guó)45Q法案規(guī)定，應(yīng)用CCUS的企業(yè)享受減稅35~50美元/噸二氧化碳。

因此，多位專家建議：國(guó)家層面應(yīng)制定激勵(lì)政策、加大激勵(lì)力度，同時(shí)，開展CCUS標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，構(gòu)建CCUS技術(shù)體系，開展CCUS減排量核算方法學(xué)研究，推進(jìn)能源核心區(qū)CCUS產(chǎn)業(yè)化集群建設(shè)。

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型+碳減排”是石化行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)及難點(diǎn)

中國(guó)石化石科院建成    石化產(chǎn)品碳足跡數(shù)據(jù)庫(kù)

石油和化學(xué)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，行業(yè)總產(chǎn)值居世界第二，僅次于美國(guó)， 2022年，全行業(yè)實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入16.56萬(wàn)億元，占全國(guó)規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)主營(yíng)收入12%。同時(shí)，石油和化學(xué)工業(yè)是我國(guó)主要的碳排放來(lái)源，2020年行業(yè)碳排放總量約13.5億噸，占我國(guó)工業(yè)排放量的21%、全國(guó)碳排放總量的14%。

石化行業(yè)碳排放集中度較高，油品、乙烯、甲醇、合成氨、電石、燒堿等產(chǎn)品碳排放量合計(jì)占全行業(yè)的2/3以上。

中國(guó)中化副總經(jīng)理張方表示，石化行業(yè)特點(diǎn)決定了其既是能源資源的消耗者，也是創(chuàng)造者；既是碳的排放者，也是利用者。碳是石化化工行業(yè)最重要的物質(zhì)和能源基礎(chǔ)，化學(xué)品中碳元素質(zhì)量占比達(dá)60%以上，且在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，碳基能源仍將是企業(yè)的主要能量來(lái)源。

我國(guó)石化行業(yè)零碳轉(zhuǎn)型主要挑戰(zhàn)有三方面：從需求端看，行業(yè)仍處于上升期，化工產(chǎn)品總需求整體仍將不斷增加；從供給端看，中國(guó)化工生產(chǎn)對(duì)煤依賴度高，而與煤相關(guān)的碳強(qiáng)度大大高于其他原料；中國(guó)化工生產(chǎn)相關(guān)資產(chǎn)仍偏年輕化，快速轉(zhuǎn)型可能帶來(lái)的擱淺資產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)更高。

石化行業(yè)碳排放主要來(lái)源于能源利用和工業(yè)排放，能效提升及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、二氧化碳的化工利用等是減排重要途徑。

中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院低碳經(jīng)濟(jì)研究中心副主任吳昊說(shuō)，新發(fā)展階段，“結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型+碳減排”是石化行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)及難點(diǎn)，但面臨減排時(shí)間緊、制約因素多、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)弱、轉(zhuǎn)型碳排放高等挑戰(zhàn)。

優(yōu)良的總流程基因是煉廠碳減排的重要因素，在相同的化工品收率下，方案優(yōu)化后總碳減排在30%左右；在不同總流程下，化工品碳強(qiáng)度相差60%以上，低碳強(qiáng)度化工品在未來(lái)低碳產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建中將具有顯著競(jìng)爭(zhēng)力。

因此，面向不遠(yuǎn)的將來(lái)，石化產(chǎn)品將多一個(gè)“性質(zhì)”——碳標(biāo)簽。目前，已有英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)及日本等多個(gè)國(guó)家建立了“碳標(biāo)簽”認(rèn)證制度，鼓勵(lì)各公司自愿推出產(chǎn)品碳標(biāo)簽，引導(dǎo)消費(fèi)者支持同類產(chǎn)品中的低碳產(chǎn)品。

為此，中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院建立了石化行業(yè)“雙碳”平臺(tái)，碳足跡數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋40+家煉廠、400+套裝置、150+種中間物料、100+種最終產(chǎn)品、1600+碳排放數(shù)據(jù)；建立了煉廠資源與碳排放優(yōu)化系統(tǒng)與產(chǎn)品碳足跡管理系統(tǒng)；面向碳減排及碳足跡的源頭低碳、過(guò)程降碳、末端治理三類低碳技術(shù)。

源頭低碳方面，典型技術(shù)有廢塑料化學(xué)循環(huán)技術(shù)和生物航煤技術(shù)。中國(guó)每年有9000萬(wàn)噸新生塑料，碳排放約1.8億噸，如果按照20%為再生塑料計(jì)算，可減排二氧化碳1800萬(wàn)噸。廢塑料化學(xué)循環(huán)是降低聚烯烴碳足跡的重要途徑，將發(fā)揮“碳標(biāo)簽”重大資產(chǎn)價(jià)值。另外，采用餐飲廢油生產(chǎn)生物液體燃料全生命周期碳排放比石油基產(chǎn)品低80%左右。

過(guò)程降碳方面，對(duì)于千萬(wàn)噸級(jí)煉廠來(lái)說(shuō)，應(yīng)用換熱網(wǎng)絡(luò)集成優(yōu)化技術(shù)，可減少碳排放2萬(wàn)~5萬(wàn)噸/年，能效提升1~3千克標(biāo)準(zhǔn)油/噸，增效1500萬(wàn)~3000萬(wàn)元/年；應(yīng)用蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能13~19千克標(biāo)準(zhǔn)油/噸蒸汽，減少碳排放2.5萬(wàn)~6萬(wàn)噸/年；應(yīng)用低溫余熱高效利用技術(shù)，在提高低溫?zé)峄厥绽寐?0%的情況下，可減少碳排放4萬(wàn)噸/年；應(yīng)用氫氣資源高效利用技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)碳減排2萬(wàn)~3萬(wàn)噸/年。此外，還有分離系統(tǒng)智能優(yōu)化、低碳排放的催化裂化、組分煉油實(shí)現(xiàn)流程再造等技術(shù)可實(shí)現(xiàn)碳減排。

末端治理方面，除各機(jī)構(gòu)都在研究的二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)外，二氧化碳加氫直接制備噴氣燃料是一項(xiàng)顛覆性戰(zhàn)略技術(shù)，相比石油基航煤，每噸航煤全生命周期碳減排近3噸，國(guó)際能源署預(yù)測(cè)2050年全球航煤需求6.49億噸，即使實(shí)現(xiàn)20%的替代，全球每年碳減排仍在近4億噸。

石化企業(yè)所在的工業(yè)園區(qū)，則是降碳減污的主戰(zhàn)場(chǎng)。據(jù)中國(guó)工程院院士賀克斌團(tuán)隊(duì)的調(diào)研，全國(guó)國(guó)家級(jí)省級(jí)園區(qū)數(shù)量2543個(gè)，50%的工業(yè)企業(yè)集中在園區(qū)，園區(qū)產(chǎn)值占全國(guó)比例50%，園區(qū)碳排放占全國(guó)31%。

工業(yè)園區(qū)復(fù)雜性體現(xiàn)在：多空間多系統(tǒng)疊加，多利益相關(guān)方集中；多樣化物質(zhì)能量流動(dòng)過(guò)程；系統(tǒng)優(yōu)化需統(tǒng)籌供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：中國(guó)工業(yè)園區(qū)碳排放脫鉤路徑是資源增效減排、工業(yè)過(guò)程減排、結(jié)構(gòu)調(diào)整減排。

張方指出，石化行業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)交叉度高，超過(guò)96%的工業(yè)過(guò)程直接涉及化工品，下游應(yīng)用包括汽車、醫(yī)療、電子及快消品等，加之“雙碳”政策推動(dòng)新能源、綠色建筑等領(lǐng)域快速發(fā)展，催生化工新材料業(yè)務(wù)大量新的發(fā)展機(jī)會(huì)，因此，通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)，石化企業(yè)除了自身減碳，還可以通過(guò)化工方案促進(jìn)其他產(chǎn)業(yè)鏈低碳轉(zhuǎn)型。

如制造輕量化內(nèi)外飾材料及非化石替代能源減少交通碳排放，其中，碳纖維增強(qiáng)塑料替代金屬可使汽車減重30%~60%，降低汽車24%~48%的碳排放。再如，通過(guò)制造保溫材料減少建筑熱損耗，新型保溫材料可降低建筑運(yùn)行碳排放10%以上。

燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集技術(shù)

胺溶液吸收法

已有工業(yè)化示范裝置

原理：利用二氧化碳與堿性溶液之間的化學(xué)反應(yīng)，將二氧化碳從煙氣中分離出來(lái)

優(yōu)點(diǎn)：二氧化碳吸收能力強(qiáng)、速率高，得到的二氧化碳純度高，技術(shù)成熟

缺點(diǎn)：成本高，溶液再生能耗大

膜分離法

實(shí)驗(yàn)室研究階段

原理：利用各種氣體在不同膜材料中滲透速率的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)分離

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)設(shè)備要求低，無(wú)須耐高溫高壓的設(shè)備，能耗低，可連續(xù)操作

缺點(diǎn)：膜成本高、壽命短、可靠性差

固體吸附法

一種非常有潛力的低成本二氧化碳捕集技術(shù)

原理：利用固體吸附劑與混合氣中二氧化碳的選擇性可逆吸附作用，來(lái)分離回收二氧化碳

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)設(shè)備腐蝕性小、吸附劑再生能耗低、節(jié)能效果明顯

難點(diǎn)：開發(fā)選擇理想的吸附劑