石化碳中和:碳中和对我国石油和化工意味着什么?
十九、碳中和将导致炼化行业发生根本性的改变
★用于燃料的炼油产能将大幅削减
原油加工行业是化工产值占比最高的细分行业。2019年我国原油加工量约7亿吨,其中汽柴油消费2.7亿吨,煤油燃料油消费0.7亿吨,约占了原油加工量的一半,这些消费最终都成为碳排放;其他(化工品、沥青等)3.6亿吨,例如塑料、化纤最后的降解,也要产生二氧化碳。要实现碳中和,必须要减少石油的消费。
我们假设到2060年一次能源消费中新能源占到82%,天然气作为补充,占15%,那留给煤炭和石油的空间只有4%不到。在这样的情况下,即使煤炭消费量为零,石油消费空间也只有1.75亿吨标煤,仅目前的五分之一不到。是否意味着一半的炼油装置将不再生产燃料油?石油排放量未来能否下降实际成为了我国实现碳中和承诺的关键因素。
★生物燃料将被重新从推崇为一种新的能源替代
生物燃料主要指从植物或油脂制成的成品油。燃料乙醇只能作为阶段性的补充手段,产品的生命周期比较短。比较有长期价值的生物燃料是生物柴油,原因一是可以完全替代普通柴油,而且不影响现有的动力系统;二是原料来自植物,完全不产生碳排放,如果以废弃物做原料,甚至被认为是负排放。生物柴油按原料分为大豆油基(SME)、棕榈油基(PME)、菜籽油基(RME)和地沟油基(UCOME),其中UCOME原料是废弃物,从社会意义上显著优于前三种用粮食做原料的品种,更值得推崇(欧洲现在已经给予UCOME更大的激励)。
国内绝大部分所谓生物柴油制造商的产品并没有真正作为柴油销售,而是以生物柴油原料、工业溶剂、表面活性剂、环保增塑剂等形式销售,因此,市场前景广阔(短期出口,长期替代)。
二十、化石能源型化工原料路线结构和供求关系将发生
根本性的转变
★目前可以预想的转变
原油需求将不再是刚性需求,其价格也将有所下降;煤炭价格也会趋于下降;油、煤两种主要原料的供应将更加充分,对化工下游产生利好;天然气的市场份额和价格将扩大和走高,煤制天然气、炼焦尾气转换成天然气的总量将增加,天然气生产化工产品的份额将减少。
★无论是炼化行业,还是煤化工行业都将长期面临缺“氢”状态
例一:要提高炼油过程中化工品的产率,就需提高催化裂化和加氢裂化的装置规模,将成品油组分转化为石脑油。其中,加氢裂化需要大量氢气。假设某2000万吨的石化炼厂的成品油下降至10%,意味着需减少636.1万吨/年的成品油,扣除搭配连续重整产生的副产氢,如果全部通过加氢裂化转化,将额外产生12.08万吨/年的氢气需求。如果搭配催化裂化(DCC)技术,则氢气增量需求会少于12.08万吨/年。
例二:制烯烃反应过程中的碳排放,主要来自煤制甲醇(MTO)中的合成气变换反应。理论上,一分子CO和二个分子氢合成一个甲醇分子。在航天炉的粗煤气中(H2-CO2)/(CO+CO2)为2.6,氢气明显组分不够。为了满足生产甲醇的要求,需要通过变换反应来降低CO:H2的比例,就会产生大量CO2排放。如果从外部补充氢气,来降低CO:H2比例,理论上可将MTO的煤炭单耗从5吨降低至2.1吨,且C元素将全部转化到甲醇中,不产生碳排放。以50万吨/年MTO项目为例,原料煤消耗量为246万吨/年,反应过程产生约300万吨/年碳排放。当MTO单耗下降至2.1吨煤/吨烯烃时,50万吨/年MTO项目耗煤量将下降至104万吨/年,需要额外补充氢气16.5万吨/年,折合18.3亿Nm3/年。
二十一、石油和化工行业将成为吃“碳”大户
相对于林汇,石油和化工行业有可能是第二大吃二氧化碳的大户
★石油开采业将成为碳捕捉与碳储存的目的地
碳储存的最大去处有可能是地下,而能进入地下的也只有是石油开采的井口。中国石油化工集团有限公司7月5日宣布,启动百万吨级CCUS(碳捕集、利用与封存)项目建设——齐鲁石化-胜利油田CCUS项目。该项目由齐鲁石化二氧化碳捕集和胜利油田二氧化碳驱油与封存两部分组成。齐鲁石化捕集提供二氧化碳运送至胜利油田进行驱油与封存,实现二氧化碳捕集、驱油与封存一体化应用,把二氧化碳封在地下,把油驱出来。
此外,‘十四五’期间,中国石化将依托南化公司等炼化企业产生的二氧化碳,力争在所属华东油气田、江苏油田等再建设百万吨级CCUS示范基地,实现CCUS产业化发展,助力我国实现碳达峰、碳中和目标。
★二氧化碳将成为化工的最终原料
二氧化碳转换成化工产品的可行性会越来越大,工业化必定会成为化工生产的主流。包括二氧化碳通过光合作用转化、二氧化碳制甲醇、制芳烃等。例如,去年9 月25 日由中国海油海洋石油富岛有限公司、中国科学院上海高等研究院和中国成达工程有限公司合作开发的“二氧化碳加氢制甲醇关键技术及工程示范”项目通过评估,这是全球最大规模二氧化碳加氢制甲醇工业试验装置,与国内外同类技术相比,主要技术指标先进,对于我国二氧化碳资源化利用、减少温室气体排放具有重要意义。