煤化工以煤为原料(政策倒逼现代煤化工减碳)。
现代煤化工是以煤为主要原料,以生产清洁能源和化工产品为主要目标的现代煤炭加工转化产业。
近年来,中国现代煤化工产业稳步发展,煤制油、煤制烯烃及其衍生物、煤制天然气、煤制二甲醚、煤制乙二醇等一批煤基化学品和燃料示范项目建成投产。据统计,截至“十三五”末,已完成8套煤制油示范及产业化推广项目、4套煤制天然气示范项目、32套煤(甲醇)制烯烃示范项目和24套煤制乙二醇示范及产业化推广项目。形成了以三西(孟茜、陕西、山西)、宁夏为核心,新疆青海为补充,东部沿海为延伸的产业结构。陕西鄂尔多斯、宁夏宁东、于衡的煤化工基地和新疆的准东、伊犁、吐哈、鹤峰等煤化工基地已初具规模。
提出2030年前中国二氧化碳排放达到峰值,2060年前力争实现碳中和的目标。随着这一愿景的实施,能源领域将迎来根本性的调整。现代煤化工是排放大户,如何加快碳减排成为当务之急。用煤化工代替石化生产化工产品,需要调整H/C原子比。煤的氢碳原子比为0.2-1.0,而石油的氢碳原子比为1.6-2.0。因此,在煤气化制甲醇和烯烃、煤液化和煤间接液化过程中,会以二氧化碳的形式产生大量的碳。据统计,2019年底,我国现代煤化工原煤折算约1.55亿吨标准煤,约占煤炭消费量的5.6%。1吨煤由于自身结构和反应过程,多排放2-3吨二氧化碳,原则上是不可避免的。未来,数亿吨的二氧化碳排放量将成为行业可持续发展的更大制约因素之一。
值得注意的是,现代煤化工的碳排放具有高浓度、集中排放的优势。一、煤化工生产中的二氧化碳排放主要包括能源使用过程中的燃烧排放和生产过程中的工艺排放。排放主要来自加热炉、自备电厂等燃料气和煤的燃烧,排放浓度相对较低。生产过程中的工艺排放主要来自气体净化,排放浓度较高,二氧化碳的体积可达65%-95%。二是二氧化碳的排放分布比较集中,单一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,生产过程的二氧化碳排放量占全厂二氧化碳排放总量的55%以上。排放源相对集中,使得工业生产过程中的二氧化碳排放富集。所以净化二氧化碳的投资比较小,操作也比较简单。
在二氧化碳排放峰值和碳中和的目标下,笔者认为现代煤化工的碳减排应从以下三个方面着手:
一是大力发展二氧化碳捕集、利用和封存技术促进减排,利用煤基能源化工过程中副产二氧化碳浓度高的优势,积极探索CCUS技术,部署高效CCS、二氧化碳驱油等CCUS先进技术研发。积极拓展二氧化碳资源化利用的途径和领域,将二氧化碳作为一种资源进行工业利用,推动二氧化碳资源化利用生产高附加值的烯烃、甲醇等化工产品。
二是通过现代煤化工、石油化工和可再生能源生产工艺的整合,减少碳排放。研究煤转化、油气耦合生产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的可再生能源资源,如太阳能资源、高温核能生产的低碳氢,配合煤化工,部分替代煤炭生产灰氢,将大大减少二氧化碳排放。
第三,从政策层面,尽快制定煤化工产业的调峰目标和调峰行动计划,从政策层面倒逼和引导现代煤化工产业的低碳转型;我们应该加强控制,发布更详细的行业碳清单和碳核算指南,并在适当的时候积极参与全国碳交易市场。