「精選報告」石化行業(yè)低碳發(fā)展白皮書：邁向2060碳中和
「精選報告」石化行業(yè)低碳發(fā)展白皮書：邁向2060碳中和
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低碳、碳達峰、碳中和、碳交易、綠色金融、氣候變化等相關資訊
第一章 全球及中國低碳發(fā)展需求
第一節(jié) 全球低碳發(fā)展需求
氣候變化是全球面臨的重要而緊迫的挑戰(zhàn)，從環(huán)境、社會、經濟等多個維度影響著人類的生存和發(fā)展。聯合國政府間氣候 變化專門委員會（IPCC）發(fā)布的報告中，闡 述了氣候變化帶來的八大災難性風險。
由中國社會科學院和中國氣象局聯合編纂的《氣候變化綠皮書》中亦有進一步闡述：當前全球氣候災害帶來的損失多于 自然災害經濟損失的90%。1980-2018年 間，全球自然災害事件中，與氣象因素相關的天氣災害、水文災害和氣候災害發(fā)生 次數分別由1980年間的135次、59次和28 次增到2018年的359次、382次和57次。全球氣候變化對自然生態(tài)系統(tǒng)和經濟社會的影響正在加速，全球氣候風險持續(xù)上升。氣候變化已經不是未來的挑戰(zhàn)，而 是眼前的威脅。如果面對氣候變化無動于衷，全人類將遭受嚴重后果。
為應對氣候變化，2015年，全球近兩百個 國家通過了《巴黎協定》，為全球合作應 對氣候變化指明了方向和目標，具有里程 碑意義。按照這一協定，各方將共同加強 舉措，應對氣候變化威脅，減少溫室氣體 排放，制定了到本世紀末將全球平均溫升 控制在工業(yè)化前水平的2℃以內，并努力 追求1.5℃溫控目標。2021年11月，《聯合 國氣候變化框架公約》第26次締約方大會 （COP26）在格拉斯哥閉幕，形成了《格 拉斯哥氣候協議（Glasgow Climate Pact） 》。
截至目前，各締約方已提交或正在制定 各自的中長期低碳發(fā)展戰(zhàn)略。我們認為， 氣候變化將是政府和企業(yè)在未來十幾年 的關鍵議題，承擔應對氣候變化的共同 責任、采取積極的行動將至關重要。同 時，全球低碳發(fā)展的迫切需求也帶來了 大量機遇。氣候相關財務信息披露工作組 （TCFD）將氣候相關機遇總結為：資源效 率、能源來源、產品及服務、市場與彈性 能力五個方面。
氣候變化的影響波及全球，并可能產生難 以挽回的損失。如何避免這種影響取決 于我們當前及未來十年所做出的選擇。為 此，中國及全球各經濟體紛紛加快推進減排計劃，為邁入低排放未來提供了一條可 行之路，在避免因氣候變化產生最壞影響 的同時，實現長遠發(fā)展與繁榮。唯有攜手 與共，凝聚全球力量，即刻果敢行動，方 能重塑未來。
第二節(jié) 中國低碳發(fā)展需求
020年，中國正式宣布“二氧化碳排放 力爭于2030年前達到峰值，努力爭取 2060年前實現碳中和”的“雙碳”目 標。2021年10月國務院印發(fā)《2030年 前碳達峰行動方案》，提出了到2025年 單位國內生產總值（GDP）能源消耗比 2020年下降13.5%，單位GDP二氧化碳 排放比2020年下降18%的目標。2022 未來幾年的政策和投資決定將在很大程度上影響中國和世界的經濟與氣候。在當前至未來十年的關鍵行動期，我們須把握變革機遇，制定正確決策，促進經濟繁榮，為可持續(xù)發(fā)展注入新的動能，共同邁向美好未來。
第二節(jié) 中國低碳發(fā)展需求 年1月國務院印發(fā)《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》，再次明確了2025年 單位GDP能源消耗目標，指出到2025年 重點行業(yè)能源利用效率和主要污染物排放控制水平基本達到國際先進水平，經 濟社會發(fā)展綠色轉型取得顯著成效。應對氣候變化是中國可持續(xù)發(fā)展的內在需要，展望未來，中國到2035年要基本實現社會主義現代化、到本世紀中葉建成 社會主義現代化強國，綠色低碳轉型發(fā)展是根本的解決之道。同時，對中國而 言，綠色低碳轉型發(fā)展之中亦蘊含著機 遇：即刻采取行動減緩氣候變化，打造 經濟繁榮發(fā)展的新引擎，引領全球新一輪經濟增長浪潮。
脫碳成為中國經濟發(fā)展新引擎
德勤通過情景模擬和分析發(fā)現，2021年至2070年，采取氣候行動能夠創(chuàng)造顯著經濟效益，為中國經濟帶來約 116萬億元1 （按現值計算）的收益。根據我們的預測，只要制定大膽的氣候政策決策，推動相關領域的快速投 資和技術研發(fā)，預計第一年便會產生經濟效益，并有助于實現到2050年將全球平均升溫控制在1.5℃ 以內的目 標?？此聘甙旱某杀?，實為促進氣候驅動型變革的長遠投資，有助于創(chuàng)造一個更有保障的未來。我們亟需轉變 觀念，不應將各項減緩全球變暖的舉措視為非必要成本，而應視其為必需舉措和拓展商機的全新布局。
中國可以向世界輸出脫碳經驗
中國在加大可再生能源消費方面處于領先地位，已成為全球最大的太陽能電池板、風力渦輪機、電池和電動汽 車生產國，氫產量全球第一，在電動汽車生產和銷售方面全球領先，對清潔能源的投入也位居世界前列。中國 正快速推進脫碳進程，有望更加廣泛地分享關鍵技術、方法和專業(yè)知識。這有助于加速全球的低碳未來轉型， 并為中國企業(yè)創(chuàng)造更多發(fā)展機遇。
引領全球邁向低排放未來
中國更容易實現經濟的多元化和綠色產品與服務的規(guī)?；吞贾R、技能、投融資、供應鏈網絡將為中國打造 高階“綠色經濟復合體”。此外，中國具備良好的經濟基礎，不僅能夠提高綠色出口貿易比重，還可增加具備出 口競爭優(yōu)勢的低排放產品種類和數量。這有助于我們發(fā)揮在消費經濟、技術和先進制造領域的領導力，利用向 低排放模式過度的契機，重新調整經濟結構，充分利用清潔能源出口市場，推動低碳技術在世界各國的發(fā)展普 及。加速脫碳將給中國和世界帶來巨大利益，中國具備獨特優(yōu)勢，有能力引領全球邁向全面低碳發(fā)展和系統(tǒng)性 轉型變革。
未來幾年的政策和投資決定將在很大程度上影響中國和世界的經濟與氣候。在當前至未來十年的關鍵行動期，我們須把握變革機 遇，制定正確決策，促進經濟繁榮，為可持續(xù)發(fā)展注入新的動能，共同邁向美好未來。
第三節(jié) 各行業(yè)系統(tǒng)化低碳發(fā)展
全球許多國家和企業(yè)都將低碳發(fā)展提 上議程，紛紛提出碳排放目標和氣候倡 議，但全球碳減排仍然進展緩慢。聯合國 環(huán)境規(guī)劃署《2021年排放差距報告》指 出：“目前已宣布的減排承諾對全球溫室 氣體排放影響有限，預計2030年排放量 僅下降7.5%，要實現《巴黎協定》中2℃溫 控目標需要減排30%，1.5℃則需要減排 55%。
加快減排進程需要多個系統(tǒng)共同努力，主 要包括能源、工業(yè)、交通、建筑、農業(yè)及 ：六大核心系統(tǒng)低碳發(fā)展 數據來源：Deloitte Insights, 德勤研究 2.《2021排放差距報告》，聯合國環(huán)境規(guī)劃署，2021-10-26， 土地利用、負碳系統(tǒng)。這六個相互關聯的 核心系統(tǒng)，大致對應于當今溫室氣體排放 的主要來源，以及從空氣中去除二氧化碳 的關鍵過程。另外，政府政策、金融服務 和數字技術將發(fā)揮催化劑作用，支持和 促進各行業(yè)低碳發(fā)展。包括消費者偏好、 投資者要求在內的各種市場力量也將帶 動低碳轉型，如交通系統(tǒng)脫碳將與能源行 業(yè)和制造業(yè)脫碳產生交集，只有使用清 潔、可再生能源和可持續(xù)的原材料（如廢 塑料化學循環(huán)的再生塑料），交通系統(tǒng)才 能充分發(fā)揮減排的作用。
展示了上述六大核心系統(tǒng)的現狀、低 碳未來以及發(fā)展過程中的部分關鍵舉 措， 在流程、技術、供應鏈和商業(yè)模式的深刻 變革中將被不斷完善。在實際減碳過程 中，各系統(tǒng)之間深度關聯且相互依賴，現 實中的低碳發(fā)展需要多個系統(tǒng)協作。
德勤中國石油、天然氣及化學品行業(yè)領 導合伙人蕭耀熙表示：“作為資源和能 源密集型行業(yè)，石化行業(yè)碳排放量在工 業(yè)領域居于前列。石化行業(yè)的二氧化碳 排放主要來自其產品生命周期中化石燃 料的使用，以及生產這些產品過程中產 生的工藝排放?！睌祿y(tǒng)計3顯示，全 球化學品和石化行業(yè)溫室氣體排放占總 排放量的 5.8%，其中3.6% 來自能源使 用，2.2% 來自工業(yè)過程。
低碳發(fā)展將對石化行業(yè)產生長遠影響， 政策推動、消費偏好變化、新技術應用將 推動石化企業(yè)開發(fā)新的可持續(xù)產品和商 業(yè)模式。比如未來可能有更多國家限制 使用高碳排放強度的塑料制品，此時生 產商將提高塑料制品中再生塑料的比例， 循環(huán)經濟理念將滲透到產品生產過程， 以此為契機將會創(chuàng)造新的商業(yè)模式。
面對“雙碳”目標要求，眾多石化企業(yè)提 出了碳減排目標并付諸實踐，例如，中國 石化宣布以凈零排放為終極目標，力爭 2050年實現碳中和，并于2021年7月啟動 了中國首個百萬噸級CCUS項目建設，為 應對全球氣候變化做出積極貢獻。（報告來源：未來智庫）
第二章 石化行業(yè)低碳轉型， 勢在必行
第一節(jié) 低碳轉型驅動因素
石化行業(yè)產品覆蓋面廣、產業(yè)關聯度高， 是支撐國民經濟發(fā)展的基礎性產業(yè)。作為 二氧化碳排放量較大的行業(yè)之一，石化行 業(yè)在多個方面受到碳達峰、碳中和浪潮的 影響，同時也面臨新的發(fā)展機遇。
從政策角度看，2021年10月，國務院印發(fā) 《2030年前碳達峰行動方案》，針對石化 行業(yè)低碳行動，明確提出：
從市場及商業(yè)角度看，全球可持續(xù)投資聯 盟（GSIA）發(fā)布的《2020年全球可持續(xù)投 資回顧》顯示，截至2020年，在統(tǒng)計范圍 內的全球可持續(xù)投資總額已高達35.3萬 億美元，比2018年統(tǒng)計值增長15%。德勤 《2022全球化學品行業(yè)并購交易展望》 亦提出，《2030年前碳達峰行動方案》推 動了中國在環(huán)境、社會和公司治理領域的 投資，同時促進了更多全球合作。隨著碳 達峰碳中和目標的提出，作為資源密集型 和資金密集型產業(yè)，石化行業(yè)相關企業(yè)已 經行動起來，加速轉型升級，開啟新一輪 供給側改革，通過大力發(fā)展氫能產業(yè)、持 續(xù)培育可再生能源產業(yè)、重點布局新材料 產業(yè)等舉措，全面推動石化行業(yè)低碳轉型 發(fā)展。
雙碳背景下，國際一流石化企業(yè)率先公開 聲明了碳中和或凈零排放的目標年份，并 通過快速戰(zhàn)略調整、建立碳管理能力、積 極投資降碳技術創(chuàng)新以迎接凈零道路上 面臨的挑戰(zhàn)。新一輪科技革命將從降碳技 術應用、零碳技術應用、負碳技術應用三 個層面驅動石化行業(yè)低碳發(fā)展。
在當前助力低碳生產與運營優(yōu)化的技術 中，能效提升是減緩碳排放增長的主要途 徑。國際能源署（IEA）預測，能源利用效 率提升將使未來20年與能源相關的溫室 氣體排放減少40%以上。此外，高耗能行 業(yè)的產品碳足跡通常較高，對該類產品實 現循環(huán)利用也是降低行業(yè)碳排放的重要 途徑。
發(fā)展替代能源技術以及再電氣化是零碳 層面的主要路徑。開發(fā)利用清潔能源替代 化石能源，促進能源結構低碳化將實現碳 排放總量的削減。除水、光、風、核等清潔 能源以外，一流石化企業(yè)正加快部署低碳 氫能、生物質能等新能源技術的研發(fā)與應 用，實現經濟效益和社會效益共贏。
負碳技術可抵消甚至再利用難以避免的碳 排放，是最終實現碳中和目標的必要技術 路徑。隨著技術進步與產業(yè)集群的形成， 負碳技術將更具經濟性與商業(yè)可行性，二 氧化碳也將作為資源加以循環(huán)利用，從而 賦能多種行業(yè)。
第二節(jié) 石化行業(yè)低碳發(fā)展分析
2021年10月，中共中央、國務院正式公布《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，為未來四十年 的碳中和工作進行了系統(tǒng)謀劃和總體部署，明確2025年、2030年、2060年作為重要的轉型時間節(jié)點，并設定了推進建設低碳 循環(huán)發(fā)展經濟體系、降低碳強度、提升非化石能源消費比重等低碳發(fā)展目標。
石化行業(yè)能源集中度較高，是中國工業(yè)部 門中高耗能、高排放行業(yè)之一，年排放量 占全國總量的4%-5%4 。2020年，石化和 化工行業(yè)能源消費總量達6.85億噸標準 煤，相較于2010年上升59.7%5 。根據國際 能源署預測，到2050年，全球近半數新 增原油需求將來自石化行業(yè)，石化將超越 貨運、航空和海運，成為原油消費增長最 大的驅動力5 。中國石化行業(yè)在“十三五” 期間開啟了以規(guī)?；蜔捇惑w化為主 要方向的產業(yè)升級，但煉油規(guī)模擴大和 乙烯產能增長等因素導致石化行業(yè)能源 消費總量呈現上升態(tài)勢?！丁笆?五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》提出，到2025 年，乙烯等重點產品單位能耗需達到世 界先進水平，石化行業(yè)資源利用水平明顯 提高，助力推進完善綠色制造體系。
石化行業(yè)碳排放來源主要包括化石燃料 的直接燃燒、工業(yè)過程的排放、企業(yè)購入 電力和熱力造成的間接排放以及供應鏈 排放，其中以化石燃料及工業(yè)過程相關排 放為主，占比近八成。盡管相比鋼鐵、水 泥等工業(yè)行業(yè)，石化行業(yè)的碳排放總量較 低，但碳排放強度偏高，能效利用率低于 世界先進水平。因此，產品具備燃料和原 料雙重屬性的石化行業(yè)低碳轉型對保障 能源安全、助力能源轉型、落實全經濟領 域碳達峰和碳中和有重要意義。
在石化行業(yè)不斷優(yōu)化產業(yè)與產品結構的同時，從排放來源分析，石化行業(yè)可以通過能效提升及工藝改進、使用替代原材料等方式減 少直接排放，通過使用綠色電力減少間接排放，通過構建循環(huán)經濟、開發(fā)生產綠色低碳產品、優(yōu)化運輸和儲存等方式減少產品價值 鏈排放，利用碳捕獲、利用和存儲技術（CCUS）使用碳抵消機制等能夠幫助石化行業(yè)減少全生命周期碳排放，加快實現碳中和。
第三節(jié) 石化行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
石化行業(yè)低碳轉型面臨來自多方面的挑戰(zhàn)：
低碳轉型戰(zhàn)略規(guī)劃亟需推進
截至2022年1月，全球超過2200家企業(yè)已 經加入科學碳目標倡議（SBTi），積極制 定與《巴黎協定》目標相一致的企業(yè)減排 目標。自2022年起，上市企業(yè)需依法披露 包括溫室氣體排放等環(huán)境相關信息。監(jiān) 管方、投資界和消費者期待高碳企業(yè)采取 科學、有效、透明的減排行動，低碳轉型 戰(zhàn)略規(guī)劃是企業(yè)與利益相關方進行溝通 的有力工具。然而，大部分石化企業(yè)尚未 制定與《巴黎協定 》目標或國家自主減排 目標相一致的目標及行動方案。
碳資產管理能力有待提升
2021年7月全國碳排放權交易市場正式 上線，隨著碳排放權交易市場行業(yè)覆蓋 范圍擴大，定價機制的不斷完善，石化 行業(yè)整體面臨的減排壓力日益上升。同 時，碳交易市場、碳金融等與碳資產掛 鉤的市場與金融工具能夠為企業(yè)減排 籌措資金、提升效率。石化企業(yè)由于生 產流程復雜，產品種類眾多，且面臨經 常性的生產調整，普遍缺乏系統(tǒng)、成熟 的碳資產核算管理方法與工具，碳資產 管理能力提升面臨挑戰(zhàn)。
用能效率亟需提升
國際能源署指出，要實現既定目標的碳 中和，要求節(jié)能提效對全球二氧化碳 減排的貢獻率需達到37%。多方測算表 明，節(jié)能與能效提升對我國實現2030 年前碳達峰目標的貢獻率更是要達到 70%以上。我國石化企業(yè)的能效水平相 較于世界先進水平仍然偏低，亟需通過 能量轉換、能量利用、能量回收多個環(huán) 節(jié)的優(yōu)化實現能量利用效率的提升。
產業(yè)格局和盈利模式面臨升級
全行業(yè)、全周期低碳轉型逐步深化，來 自化工行業(yè)下游產業(yè)對低碳原料、產品 的需求日益上升；下游產業(yè)的變化，如 新能源汽車的推廣，降低了對石化行業(yè) 傳統(tǒng)高碳產品的需求；監(jiān)管政策對高 耗能項目新增產能的控制，以及新材料 技術迭代、替代產品出現等，加劇了石 化行業(yè)內部競爭與淘汰，行業(yè)集中度升 高。在業(yè)務和產品調整的過程中，企業(yè) 面臨管理、運營模式和盈利能力重塑。
低碳發(fā)展標準體系建設亟需加快
現行低碳標準體系不足以全面支撐碳 達峰碳中和工作，主要體現在標準體系 不完善，低碳管理細則存在缺失。有必 要理清現行的標準、政策、技術等各方 面進展情況，解決石化行業(yè)重點領域、 重點產品、關鍵企業(yè)碳盤查與碳足跡核 算存在的方法問題，以及在低碳產品、 碳捕集與利用等方面存在的標準缺失 問題，以完善的標準體系支撐石化行業(yè) 高質量低碳轉型發(fā)展。
第四節(jié) 低碳發(fā)展與低碳轉型關鍵——重新平衡技術組合
石化行業(yè)的減碳路徑眾多，同時各路徑之 間還存在多種耦合與相互影響的可能，各 減排路徑不僅相互依賴，還相互制約。能 效提升、工藝流程改進可一定程度上降低 生產過程碳排放，材料循環(huán)利用可一定程 度上實現全生命周期碳減排，但這些減排 手段還不足以實現凈零排放。CCUS技術 雖然是實現凈零排放的關鍵技術，但其 應用場景亟需拓展、技術經濟性尚需大幅 提升。因此，石化行業(yè)需要重新平衡并探 索多種技術組合進行減排。
第三章 石化行業(yè)2025年碳減排 ——實現途徑
“十四五”期間，管理能力提升、能源資源 高效利用、工藝優(yōu)化、智能化提升的融合 發(fā)展將為石化行業(yè)低碳轉型提供重要保 障。中國石化石科院快速響應國家與行業(yè) 需求，成立石油化工低碳經濟研究中心， 積極推進石化行業(yè)“雙碳”平臺建設，為 企業(yè)提供碳排放數據統(tǒng)計與核算服務，結 合碳資產管理軟件助力企業(yè)管理降碳，開 發(fā)并推廣能源資源高效利用降碳技術、煉 油/化工工藝過程降碳技術及智能優(yōu)化降 碳技術等，全面、精準、高效助力石化行業(yè) 碳減排。德勤作為全球領先的專業(yè)服務機 構，開發(fā)了面向低碳投資與運營的專業(yè)化 管理軟件?？梢詾槠髽I(yè)戰(zhàn)略性、轉型性變 革提供高層面指引。
第一節(jié) 石化行業(yè)“雙碳”平臺建設
碳達峰、碳中和為石化行業(yè)的高質量發(fā)展 指明了方向，“雙碳”目標對行業(yè)碳排放數 據、低碳技術、低碳產品、低碳標準提出了 系統(tǒng)化的要求。
準確的碳排放數據統(tǒng)計與核算可以為行 業(yè)、企業(yè)快速定位關鍵排放源，為行業(yè)快 速確定降碳路徑提供強有力的決策支撐。低碳技術是實現碳減排的關鍵手段，是生 產低碳產品的核心要素。低碳標準可以為 行業(yè)的低碳發(fā)展提供系統(tǒng)保障。
為此，中國石化石科院已構建完善的低碳 體系，正在積極推進行業(yè)低碳技術評價驗 證平臺、低碳產品檢驗檢測平臺、石化行業(yè) 碳足跡數據庫及低碳標準體系建設，最終 以低碳技術實施助推行業(yè)低碳發(fā)展。
第二節(jié) 低碳發(fā)展的基礎——碳盤查
面對石化行業(yè)碳減排的壓力和挑戰(zhàn)，必須 采取切實有效的措施實施綠色低碳轉型。準確的碳排放數據是行業(yè)和企業(yè)低碳發(fā) 展的基礎，需要建立在統(tǒng)一規(guī)范并且科學 的核算體系之上。
準確的碳排放數據統(tǒng)計與核算可以為行 業(yè)和企業(yè)摸清碳家底，幫助其快速識別關 鍵排放源，制定碳減排戰(zhàn)略決策，有針對 性地開展各項碳減排工作，最終實現碳達 峰碳中和目標。
石科院一直以來為石化行業(yè)發(fā)展提供強有 力的技術支撐，積極響應國家碳達峰、碳 中和重大戰(zhàn)略決策，加快推動綠色低碳發(fā) 展，重視碳排放數據統(tǒng)計與核算，針對石化行業(yè)特點開展了大量的企業(yè)碳排放核算 與石化產品碳足跡核算工作，并在此基礎 上不斷完善石化行業(yè)碳排放統(tǒng)計核算方法 以及標準體系建設。
第三節(jié) 碳資產管理工具
碳排放權是可以作為商品在市場上進行交 易的，且其價值會隨市場的供需變化而變 化，這使其具備了資產屬性。企業(yè)碳排放 隨著不同時期的運營方式、節(jié)能與降碳技 術的實施而動態(tài)變化，隨著行業(yè)碳排放整 體管理水平的不斷提升，碳排放強度會逐 漸降低。但與此同時，包括配額分配方式 在內的政策、消費者對低碳需求的標準也 在不斷發(fā)生變化。企業(yè)需要不斷平衡各方 需求，才能實現碳資產價值的最大化。高 效的碳資產管理工具將有助于企業(yè)在不 同時期分析減排潛力、制定減排計劃，最 大化發(fā)揮碳的資產屬性。
石科院VISPRO軟件系統(tǒng)可以建立基于煉 廠總流程模型的碳排放評估模型，可以實 第三節(jié) 碳資產管理工具 現全廠碳盤查、產品碳足跡計算以及碳流 的優(yōu)化。基于碳排放模型，可實現煉廠物 料與碳流的雙目標優(yōu)化，為碳履約、碳資 產管理提供可靠保障。
脫碳生命周期全面延伸到企業(yè)運營和價值鏈的方方面面。Deloitte Decarbonization SolutionsTM路線圖為企業(yè)戰(zhàn)略性、轉型性變革 提供高層面指引。路線圖包含七個主要步驟，并闡述了各步驟的重要性、固有的風險及確立穩(wěn)健流程需要完成的主要工作。企業(yè) 可參照這一框架，評估綜合脫碳戰(zhàn)略進展，并規(guī)劃后續(xù)舉措和未來行動方案。
第四節(jié) 能源資源高效利用降碳技術
換熱網絡集成優(yōu)化技術
換熱網絡在石化行業(yè)能量回收利用中扮 演著至關重要的角色，提高換熱網絡熱效 率，對煉廠節(jié)能降碳、提高經濟效益、長 期穩(wěn)定運行及環(huán)境保護具有重要意義。
換熱網絡集成優(yōu)化技術采用夾點分析與 數學規(guī)劃相結合的方法，實現全廠及單裝 置換熱網絡的嚴格模擬，對換熱網絡開 展詳細診斷與彈性分析，結合裝置用能特 點和限制條件，提出操作優(yōu)化與改造優(yōu)化 建議，實現能量介質的優(yōu)化分配和綜合利 用。通過搭建換熱網絡智能優(yōu)化平臺，針 對不同煉廠的工藝及優(yōu)化目標，自動生成 換熱網絡優(yōu)化方案，提供經濟效益更佳的 節(jié)能增效方案，助力石化行業(yè)節(jié)能降碳。
換熱網絡集成優(yōu)化技術能夠廣泛運用于 煉廠各裝置及全廠裝置間熱聯合，通過提 高能量利用效率，減少加熱爐燃料氣及蒸 汽消耗，實現節(jié)能降碳。以千萬噸級常減 壓裝置為例，通過換熱網絡集成優(yōu)化可減 少碳排放2~5萬噸/年，能效提升1~3千克 標油/噸，增效1500~3000萬元/年。
蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化技術
石化行業(yè)蒸汽動力系統(tǒng)具有多等級參數、 多燃料來源、多產（汽）供（汽）需求和多 周期條件等特點，處于能量轉換環(huán)節(jié)的前 端，一次能源必須首先轉換為熱、蒸汽和 動力，才能為工藝裝置所利用。蒸汽動力 系統(tǒng)優(yōu)化容易受到工藝裝置、其他公用工 程、輔助和附屬生產系統(tǒng)的影響，在石化 企業(yè)節(jié)能工作中，蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化的節(jié) 能效果多體現為電力、蒸汽和燃料氣消耗 量的降低，是煉廠節(jié)能降碳的重要組成 部分。蒸汽動力系統(tǒng)的合理配置與運行是 承載企業(yè)工藝系統(tǒng)節(jié)能工作的必要基礎 之一，也是將工藝系統(tǒng)節(jié)能效果轉化為經 濟效益的關鍵環(huán)節(jié)之一。
蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化技術可滿足石化行業(yè) 節(jié)能降碳需求。采用流程模擬輔助建立蒸 汽動力系統(tǒng)完整數學模型，構建混合整 數非線性規(guī)劃問題并優(yōu)化求解，包含蒸汽 系統(tǒng)設備調優(yōu)與動力源驅動方式優(yōu)化、蒸 汽網絡優(yōu)化及蒸汽平衡配置優(yōu)化。
蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化技術還可滿足石化行 業(yè)安全平穩(wěn)運行需求?；谡羝芫W水力 學熱力學耦合計算，對運行方案進行評 價分析；在線監(jiān)測模塊的實施，協助企業(yè) 實現對蒸汽管網運行的實時監(jiān)測和超限 報警；根據企業(yè)不同運行階段，對蒸汽動 力系統(tǒng)運行狀況進行統(tǒng)計分析或對改造 方案進行評估與優(yōu)化。
應用蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化技術，每節(jié)省1噸 蒸汽，可減排CO20.17~0.29噸；對于千萬 噸級煉廠，通過開展蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化， 可實現節(jié)能13~19千克標油/噸蒸汽，減少 CO2排放2.5~6萬噸/年。
低溫余熱高效利用技術
與發(fā)達國家相比，我國石化行業(yè)的能源 利用效率較為低下，其中低溫余熱資源 沒有得到充分利用是關鍵。目前美國的 余熱利用率為60%，歐洲的余熱利用率 是50%，而我國石化行業(yè)生產過程中余 熱利用率只有30%。低溫余熱是生產系 統(tǒng)通過內部熱量回收后仍無法利用的 熱量，其本質也是來源于燃料熱能的轉 化。因此，合理利用和回收低溫余熱對 于節(jié)能降碳具有重要意義。
為滿足石化企業(yè)節(jié)能降碳、提質增效的 需求，需開展全廠低溫熱資源系統(tǒng)詳細 建模、診斷、分析與優(yōu)化，結合流程 模擬和計算流體力學進行輔助診斷與 分析，按照“溫度對口、逐級利用”原 則，基于全廠蒸汽動力系統(tǒng)平衡開展全 廠低溫熱資源綜合優(yōu)化。
對于千萬噸級煉廠，通過低溫余熱高效 利用技術開展優(yōu)化，在提高低溫熱回收 利用率10%的情況下，全廠二氧化碳排 放可減少4萬噸/年。
氫氣資源高效利用技術
近年來，我國加工原油重質化、劣質化趨 勢加劇，油品清潔指標日益嚴格，加氫工 藝在石化企業(yè)中得以廣泛應用。石化企業(yè) 氫氣需求量逐年遞增，然而碳基灰氫生產 過程能耗與碳排放量巨大。因此，對氫氣 系統(tǒng)進行集成優(yōu)化以提高氫氣利用率，是 石化企業(yè)減碳、增效的重要途徑。
在“雙碳”背景下，煉廠用氫理念應從氫 氣平衡逐步過度到氫氣管理，從氫氣資源 回收利用、臨氫裝置節(jié)氫管理和氫氣網絡 整合優(yōu)化三個關鍵環(huán)節(jié)入手開展氫氣網 絡系統(tǒng)集成優(yōu)化，實現氫氣資源的梯級高 效利用，提高氫氣利用效率，降低氫耗、 系統(tǒng)能耗和二氧化碳排放。目前，工業(yè)生 產的氫氣主要還是碳基灰氫，其中煤制氫 的碳排放約為24kgCO2/kgH2，天然氣制 氫的碳排放約為10kgCO2/kgH2。對千萬 噸級煉廠開展氫氣資源高效優(yōu)化利用，可 實現碳減排2～3萬噸/年，年增經濟效益 3000～6000萬元。
第五節(jié) 典型煉油工藝過程降碳技術
原油催化裂解生產化工原料技術
煉化一體化集成技術可實現原油轉化為 化學品，但該路線加工流程長、投資強 度大、碳排放高。原油催化裂解技術創(chuàng) 新性實現了短流程生產化工原料的路線 突破，是應對碳達峰、油轉化而開發(fā)的 一種原油直接制化學品的新技術。
其核心是基于烴分子的裂解反應特性和 催化裂化反-再系統(tǒng)的工藝特性，采用分 區(qū)耦合轉化技術，實現了裂解性能差異 顯著的分子在同一系統(tǒng)的高效轉化，可 大幅提高化學品選擇性，降低加工過程 碳排放。
與輕油蒸汽裂解+重油催化裂解集成技 術相比，本技術路線碳排放降幅達30% 以上。
低生焦催化裂化技術
催化裂化是石化行業(yè)中碳排放大戶，我 國石化行業(yè)中因催化燒焦產生的碳排放 超過5000萬噸/年。“雙碳”背景下， 低生焦催化裂化技術是支撐石化行業(yè)碳 第五節(jié) 典型煉油工藝過程降碳技術 低生焦催化裂化技術 氫氣資源高效利用技術 石化行業(yè)低碳發(fā)展白皮書 | 第三章 石化行業(yè)2025年碳減排——實現途徑 減排的有效手段。
低生焦催化裂化技術核心是采用中大孔 弱酸性基質平臺和高穩(wěn)定性小晶粒分子 篩，以及抗金屬組元構建微-介-大孔結 構和活性位可調控的催化裂化催化劑技 術，在反應過程中可以實現重油的高效 轉化，降低生焦量，進而降低催化劑再 生過程碳排放。
以200萬噸/年催化裂化裝置為例，本技 術的應用可降低碳排放5萬噸/年以上。
低能耗柴油液相加氫精制技術
傳統(tǒng)的柴油加氫精制裝置氫油體積比較 高，氫氣單程轉化率低，導致氫氣循環(huán)量 較大，維持氫氣循環(huán)消耗的能量占柴油加 氫裝置總能耗的50%左右，造成能量的不 必要消耗。
柴油液相加氫精制技術省去了循環(huán)氫壓縮 機，在保證反應性能的前提下，顯著降低 了柴油加氫裝置的能耗。相比傳統(tǒng)的滴流 床柴油加氫精制技術，本技術可實現裝置 能耗與碳排放降低50%以上。
低碳強度生產化工原料的加氫裂化技術
加氫裂化裝置能耗占煉油綜合能耗的 6%~10%，占煉廠氫氣消耗的50%左 右。隨著煉油向化工轉型的深入開展， 這一比例將進一步擴大。降低加氫裂化 過程能耗和碳排放，是加氫技術發(fā)展的 重要方向。
低碳強度生產化工原料的加氫裂化技術 通過開發(fā)高性能、高選擇性加氫精制/加 氫裂化催化劑和級配技術，基于加氫裂 化反應區(qū)內目標化學反應的精準匹配，進 行分區(qū)強化，提高加氫裂化過程選擇性、 降低化學氫耗的同時，充分利用加氫裂 化反應熱，實現各區(qū)域催化劑的最佳反 應溫度與加氫裂化反應溫升的匹配。本 技術從電耗、氫耗以及燃料氣消耗等多 角度實現了加工過程碳排放的降低。
以200萬噸/年加氫裂化裝置為例，采用 本技術可實現綜合能耗降低10%~20%， 化學氫耗降低5%~10%，直接碳排放和 間接碳排放合計可降低約5萬噸/年。
高效設備降低催化裂化工藝排放
汽提器是催化裂化裝置中的重要組成部 分，其性能的優(yōu)劣直接影響催化裂化裝置 的經濟效益、穩(wěn)定操作和碳排放水平。
為進一步提高汽提效率、降低碳排放，石 科院開發(fā)了導向板式填料汽提器。軸向 上，汽提器被填料構件分成不同的區(qū)域， 各構件之間留有空域；徑向上，每個內構 件又被導向板分成多個區(qū)域。由此，汽提 器床層被內構件分成多個小流動單元，氣 固相在每個單元內進行交換從而促進床 層內氣體和氣-固“乳化相”之間的充分接 觸，使得汽提器在汽提效率、處理量、操 作穩(wěn)定性以及操作彈性等方面具有明顯 的優(yōu)勢，汽提效率可提高約20%，蒸汽量 可降低20%，可有效降低碳排放。
催化裂化填料式汽提器技術可通過對待生 劑進行汽提，減少再生器二氧化碳的排放， 以200萬噸/年的催化裂化裝置為例，采用 本技術可實現降低近11萬噸/年碳排放。
第六節(jié) 典型化工工藝過程低碳技術
環(huán)己酮肟氣相重排制備己內酰胺技術
己內酰胺是重要的基礎有機化工原料，目 前國內外己內酰胺的生產工藝基本全部 為環(huán)己酮肟液相貝克曼重排（簡稱液相重 排），該技術使用硫酸和液氨，副產低價 值硫酸銨，工藝流程長、三廢排放較高， 亟需技術轉型升級。
氣相重排技術不使用硫酸和氨，具有原子 經濟性高、流程短、三廢排放少的特點， 2018年被列入《石化綠色工藝名錄》，作 為己內酰胺生產過程的顛覆性技術，其產 業(yè)化快速推進，大幅提升了己內酰胺生產 過程的競爭力，將引領己內酰胺行業(yè)的高 質量綠色發(fā)展。
以60萬噸/年己內酰胺生產裝置為例，氣 相重排技術每年可實現碳減排110萬噸， 萬元產值碳排放降低1.2噸，碳強度降幅 超過65%。
漿態(tài)床雙氧水技術
國內外雙氧水生產技術以蒽醌法為主，受 微球蒽醌加氫催化劑生產和漿態(tài)床反應 工程技術制約，目前蒽醌加氫主要以固定 床生產工藝為主，導致生產效率和規(guī)模受 限，制約了下游己內酰胺、環(huán)氧丙烷等綠 色化工技術的大型化發(fā)展，是亟待解決 的“卡脖子”技術。
漿態(tài)床雙氧水生產工藝采用氧化過程強 化、高產能工作液配方等一系列核心技 術，成為現階段最具競爭力的雙氧水綠色 生產技術。國內首套漿態(tài)床雙氧水生產工 業(yè)示范裝置于2019年建成投產，示范效應 明顯。與傳統(tǒng)固定床技術相比，漿態(tài)床雙 氧水生產技術生產過程碳排放強度可降 低27%。
第七節(jié) 智能化提升過程效率
分離系統(tǒng)智能優(yōu)化技術
石化行業(yè)包含眾多復雜度極高的分離系 統(tǒng)，除了龍頭裝置常減壓之外，催化裂 化、延遲焦化、加氫裂化等裝置也都包含 處理量大、結構復雜且工況變化頻繁的 復雜分離系統(tǒng)，其能耗占全廠總能耗的 30%~50%，是石化企業(yè)節(jié)能降碳的重要 優(yōu)化環(huán)節(jié)。
隨著石化行業(yè)自動化水平的提升，多數加 工裝置都實現了自動化控制，但控制參數 及工藝設定值仍然以經驗或半經驗為主， 對裝置穩(wěn)定運行及產品分布造成較大風 險。隨著人工智能和大數據技術的發(fā)展與 應用，石化行業(yè)的智能化解決方案也越來 越受到重視。采用人工智能和大數據挖掘 手段，針對石化行業(yè)的復雜分離系統(tǒng)進行 模擬與優(yōu)化，對于石化企業(yè)提質增效、節(jié) 能減排、技術創(chuàng)新均具有積極作用。
分離系統(tǒng)智能優(yōu)化技術，采用基于人工智 能驅動的工藝優(yōu)化算法，將工藝機理模 型、人工智能模型和高效優(yōu)化算法有機 結合，在保障模型精確度和收斂性的前提 第七節(jié) 智能化提升過程效率 數據來源：石科院研究 下，提高模型運算速度，對生產工況和優(yōu) 化目標的調整給予及時響應，提供經濟效 益最大化（考慮能耗指標）的運行優(yōu)化方 案。
以千萬噸級常減壓裝置為例，通過構建 分離系統(tǒng)智能優(yōu)化平臺，可提高換熱終溫 4~6℃，降低能耗0.5~2.1千克標油/噸， 減少碳排放1.0~4.2萬噸/年，提高裝置 輕收/總拔0.5%~1.5%，經濟效益增加 2000~5000萬元/年。
反應裝置模擬優(yōu)化技術
“雙碳”戰(zhàn)略的推進和全面落實，能耗雙 控指標的嚴控，均促使節(jié)能降碳成為石 化行業(yè)發(fā)展的主旋律，以綠色低碳為導向 的石化行業(yè)反應裝置模擬優(yōu)化是煉油過 程技術創(chuàng)新與突破的重要抓手和必然趨 勢。基于工藝機理、流程模擬與數據驅動 技術，為煉廠反應裝置建立單模式、多模 式及協同模式下的模擬模型，充分發(fā)揮多 樣化、定制化建模優(yōu)勢，構建能量流驅動 物質流、物質流產生或影響能量流的動態(tài) 關聯模型，促進基于生產效率、產品品質 提高，加工能耗、碳排放降低的生產運行 優(yōu)化。
實際應用驗證表明，通過開展反應裝置 模擬優(yōu)化，可有效提高能源利用效率，降 低加工過程碳排放，實現2%~15%的能耗 與碳排放降低。
第八節(jié) 組分煉油
傳統(tǒng)煉油將石油按照不同沸程切割成若 干餾分，將不同餾分進一步加工生產石油 產品。在該過程中各餾分中的部分組分不 能被充分、合理利用，煉油的過程選擇性 和反應效率仍有進步空間。
組分煉油是提升石油煉制效率、降低煉油 能耗的優(yōu)選路徑，其核心是采用先進的分 離技術對原油或其不同餾分進行烴組分 分離，然后對分離后的組分進行煉制?；?于同類烴組分的集中加工，可大幅提高反 應過程選擇性、提升產品附加值、降低加 工過程碳排放。
對于千萬噸級煉廠的化工轉型，采用組 分煉油理念進行流程再造，可實現全廠 碳排放降低近45萬噸/年，萬元產值碳排 放降低0.26噸，碳強度降幅超過10%。
第四章 石化行業(yè)2030年碳達峰 ——技術支撐
為實現石化行業(yè)2030年碳達峰的總體目標，上下游產業(yè)鏈需協同發(fā)力，科學規(guī)劃產業(yè)發(fā)展，合理安排和推進產能建設，確保經濟發(fā)展 與綠色轉型齊頭并進。新階段、新要求、新氣象，核心技術的創(chuàng)新為清潔生產、過程強化升級、產業(yè)價值提升提供強大助力，在2025 年前碳減排的基礎上，生物基燃油與潤滑油、循環(huán)經濟技術革新、低碳強度基礎化學品生產技術將有力支撐和加速石化行業(yè)碳達峰 的實現，同時為構建工業(yè)體系低碳產業(yè)鏈做好準備。
第一節(jié) 生物基燃油與潤滑油
生物航煤
全生命周期研究表明，采用可持續(xù)的航空 燃料依然是航空運輸業(yè)應對碳減排的主 要選擇。生物油脂作為可持續(xù)原料的重要 組成部分，目前依然是生物航空燃料的主 要來源。
油脂類原料生產噴氣燃料的技術通常采 用加氫技術。油脂原料經過預處理脫除 部分雜質后進行加氫處理反應，在加氫處 理反應過程中脫除原料中的O、S、N及其 它雜原子，然后通過加氫轉化制備出噴氣 燃料組分。按照目前的標準要求，生物噴 為實現石化行業(yè)2030年碳達峰的總體目標，上下游產業(yè)鏈需協同發(fā)力，科學規(guī)劃產業(yè)發(fā)展，合理安排和推進產能建設，確保經濟發(fā)展 與綠色轉型齊頭并進。新階段、新要求、新氣象，核心技術的創(chuàng)新為清潔生產、過程強化升級、產業(yè)價值提升提供強大助力，在2025 年前碳減排的基礎上，生物基燃油與潤滑油、循環(huán)經濟技術革新、低碳強度基礎化學品生產技術將有力支撐和加速石化行業(yè)碳達峰 的實現，同時為構建工業(yè)體系低碳產業(yè)鏈做好準備。氣燃料在航空煤油中的最大調合比例可 達50%。
基于不同的原料和加工過程，噴氣燃料的 碳排放效果有所差異。采用廢棄油脂生產 的噴氣燃料相對于石油基噴氣燃料，全生 命周期碳減排可達80%以上。
生物柴油
加氫技術制備的烴基生物柴油具有熱值 高、十六烷值高、低溫流動性好等優(yōu) 點。與化石能源相比，烴基生物柴油具 有實現可持續(xù)發(fā)展的獨特優(yōu)勢，可與現 代交通運輸體系相融合，在減少對化石 能源的依賴，實現碳減排等方面具有重 要意義。
油脂原料經過預處理脫除部分雜質后進 行加氫處理反應，在加氫處理反應過程 中脫除原料中的O、S、N及其它雜原 子，然后采用異構化反應來調整產品的 凝固點。加氫法生物柴油與石油基柴油 烴組成類似，可以任意比例調合。與石 油基柴油相比，以廢棄油脂生產的生物 柴油全生命周期碳減排可達80%以上。
生物基潤滑油
我國潤滑油生產和消費量巨大，98%以 上由傳統(tǒng)石油加工過程制備。潤滑油泄 露、溢出、蒸發(fā)或不當處理會對自然環(huán) 境造成嚴重污染。隨著環(huán)境保護受到廣 泛重視，生物基潤滑油因具有可再生、 可生物降解、可適用于環(huán)境敏感區(qū)域的 優(yōu)點，成為潤滑油行業(yè)的新增長點。
由石科院研制的生物基GF-5汽油機油采 用生物基潤滑油及功能添加劑高效復配 技術，通過了理化性能測試、模擬評定 測試和全部7個標準發(fā)動機評定試驗， 是目前我國唯一的具有核心自主知識產權的生物基GF-5發(fā)動機油技術；生物基 液壓油綜合性能完全滿足ISO15380中 HEES類別的全部指標要求，部分性能遠 實現廢塑料的高價值循環(huán)利用已成為全 球面臨的重大課題。我國垃圾場廢棄塑 料存量約10億噸，每年新生垃圾塑料超 過6,000萬噸，目前廢塑料的利用主要采 用焚燒發(fā)電形式，該過程會產生大量CO2 排放。
石科院廢塑料化學循環(huán)技術可針對不同廢 塑料原料靈活選擇不同的預處理技術路線，熱解油收率大于80%。熱解油進入石 化企業(yè)可高效地轉化為塑料單體或聚合 物，實現了塑料的閉環(huán)循環(huán)，具有較強的 碳減排競爭力和顯著的循環(huán)經濟效益。與原油生產路線相比，廢塑料化學循環(huán)生 產塑料單體時，產品碳足跡降低40%以上。在原油80美元/桶價格體系下，與焚燒 發(fā)電相比，廢塑料化學循環(huán)萬元產值碳排 放降幅達80%以上。以我國三分之二的廢 塑料實施化學循環(huán)計算，每年可實現碳減 排4,700萬噸。第二節(jié) 循環(huán)經濟技術革新：生物基GF-5汽油機油發(fā)動機試驗及行車試驗 超指標要求。生物基汽油機油、生物基 液壓油全部通過生物毒性實驗，生物降解率高于60%。
生物基潤滑油技術不僅可以減少石油依 賴，還可大幅降低產品生命周期碳足跡。
第二節(jié) 循環(huán)經濟技術革新
實現廢塑料的高價值循環(huán)利用已成為全 球面臨的重大課題。我國垃圾場廢棄塑 料存量約10億噸，每年新生垃圾塑料超 過6,000萬噸，目前廢塑料的利用主要采 用焚燒發(fā)電形式，該過程會產生大量CO2 排放。
石科院廢塑料化學循環(huán)技術可針對不同廢 塑料原料靈活選擇不同的預處理技術路 線，熱解油收率大于80%。熱解油進入石 化企業(yè)可高效地轉化為塑料單體或聚合 物，實現了塑料的閉環(huán)循環(huán)，具有較強的 碳減排競爭力和顯著的循環(huán)經濟效益。
與原油生產路線相比，廢塑料化學循環(huán)生 產塑料單體時，產品碳足跡降低40%以 上。在原油80美元/桶價格體系下，與焚燒 發(fā)電相比，廢塑料化學循環(huán)萬元產值碳排 放降幅達80%以上。以我國三分之二的廢 塑料實施化學循環(huán)計算，每年可實現碳減 排4,700萬噸。
第三節(jié) 低碳強度基礎化學品生產技術
低碳強度丙烯生產技術
“雙碳”背景下，丙烷脫氫技術日漸成為支 撐丙烯低碳生產的重要技術。丙烷脫氫反 應工藝過程中丙烷單程轉化率和丙烯選擇 性是決定體系碳排放的關鍵因素，較高的 單程轉化率和丙烯選擇性可以提高反應 效率、降低丙烷丙烯分離能耗。
通過對催化反應過程的本質認識，石科 院經自主創(chuàng)新成功開發(fā)了高效移動床丙 烷脫氫催化劑PST-100，其活性高、選擇 性好、積炭速率低，從而可有效提高轉化 率、提高目標產品收率、降低碳排放。
基于PST-100催化劑，石科院進行工藝
低碳強度芳烴生產技術
芳烴作為重要的化工原材料，其生產主要 有液液抽提工藝和抽提蒸餾工藝。液液抽 提工藝處理高芳烴含量原料時需要大量 混兌抽余油產品，大量返洗液在抽提塔與 汽提塔之間循環(huán)，過程能耗較高。抽提蒸 餾工藝雖具有投資省、能耗低的優(yōu)勢，但 生產BTX時苯產品收率偏低、甲苯純度偏 低。
石科院以抽提蒸餾技術為核心，創(chuàng)新組合 液液抽提工藝，成功開發(fā)出新一代低能耗 芳烴抽提技術（SED-BTX）。該技術在高 純度、高收率得到BTX產品的同時，大大 降低了裝置的能耗物耗，達到了節(jié)能降碳 的目的。
采用SED-BTX工藝比傳統(tǒng)的液液抽提工藝 每噸進料綜合能耗降低18%，萬元產值碳 排放降低58 kg。
流程的創(chuàng)新設計，開發(fā)了低能耗低碳排 放的移動床丙烷脫氫制丙烯成套技術 （SPDH）。通過對反應壓力、氫烴比的 調節(jié)優(yōu)化，進一步提高了反應單程轉化 率和選擇性，通過加熱爐節(jié)能優(yōu)化、反 應再生流程優(yōu)化等方法進一步降低裝置 能耗?；赑ST-100催化劑強度高、粉 塵生成量低等優(yōu)良特性，結合工藝優(yōu)化 設計實現裝置長周期穩(wěn)定運行，可大幅 減少開停工過程的無效碳排放，確保丙 烯碳足跡維持低位
通過先進催化劑和先進工藝的結合，相 較同等規(guī)模的丙烷脫氫裝置，SPDH工 藝的碳排放可降低10%以上。
第五章 石化行業(yè)2060年碳中和 ——路徑策略
為實現石化行業(yè)2060年碳中和的戰(zhàn)略目標，全面建設綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經濟體系和清潔低碳安全高效的能源體系，產業(yè)結構和能 源結構將發(fā)生顛覆性調整，新能源的逐步替代和可再生能源的大力發(fā)展將成為關鍵引領。在“零碳”產業(yè)的構建過程中，應發(fā)揮行業(yè) 優(yōu)勢，選擇重點產品，突破關鍵技術，加強科技支撐。綠氫保障、CCUS、電氣化實施等技術的升級和突破將成為石化行業(yè)實現碳中和 的重要路徑策略。
第一節(jié) 綠氫保障
電解水制氫技術 當前，國內氫氣的年消費量約為3,000萬 噸，氫氣主要來源于化石能源制氫，這 種制氫方式會產生較大的碳排放。PEM 電解水制氫是以水為原料，在可再生能 源電力的驅動下將水轉化為氫氣和氧 氣，幾乎不產生碳排放。
PEM電解水制氫采用具有良好化學穩(wěn)定 性、質子傳導性和氣體阻隔性的質子交 換膜作為固體電解質，在電力驅動和 陰陽極催化作用下將水分解為氫氣和 氧氣，具有制氫效率高（>85%）、氫 氣純度高(99.999%)、出氫壓力高（>3 MPa）、響應速度快（秒）、結構緊 湊、體積小等優(yōu)點，與波動性和隨機性 較大的風電、光電等可再生能源電力具 有良好的互補性。
相比于煤制氫和天然氣制氫，基于可再生 能源電力的PEM電解水制氫每生產1噸H2 將分別減少20噸和10噸左右的CO2 排放。我國每年3,000萬噸氫氣產量中煤制氫與 天然氣制氫占比分別為65%和15%，如果 其中10%用PEM電解水制氫替代，每年可 實現碳減排3,500萬噸。
生物質氣化制氫技術
生物質是唯一的天然可再生碳源和大部 分化石燃料的有效替代品。相較于核能、 水能、風能、地熱能等，生物質能具有分 布廣泛性、豐富性、可再生性、低污染性 的特點，被認為是理想的可再生能源。利 用生物質生產綠氫不僅能夠減少能源行 業(yè)對化石資源的依賴，還能夠降低CO2排 放，助力循環(huán)經濟發(fā)展，是未來能源產業(yè) 發(fā)展的重要方向之一。
結合不同生物質的氣化特性，生物質經干 燥、研磨、粉碎和造粒等步驟處理后，經 生物質氣化、生物質氣凈化、水汽變換、 氫氣提純等手段，獲得凈碳排放近零的綠 氫，可有效解決現有化石能源制氫過程中 碳排放高的問題。與現有天然氣制氫相比，采用生物質制 氫技術每生產1噸H2可減少9噸左右的 CO2 排放。
第二節(jié) CCUS技術
CCUS技術是全球應對氣候變化的關鍵技 術之一，因其可消納、轉化大量CO2被 認為是實現碳中和的有效且必要步驟。
CO2 加氫制航煤技術
當前世界各國均在開發(fā)基于CO2捕集技 術的CO2綜合利用技術，CO2加氫可以 獲得具有更高經濟價值的多碳有機化合 物，其中CO2加氫直接制備噴氣燃料是 一項顛覆性戰(zhàn)略技術。
基于新研究策略的新型材料和催化劑設 計與催化體系構建是實現CO2 加氫轉化的 關鍵。石科院組合式高效CO2制航煤成套 技術可實現CO2單程轉化率達41.6%、航 煤餾分選擇性達51.1%的水平。
與石油基航煤相比，CO2加氫制航煤 全生命周期碳減排近3.0噸/噸航煤，以 EIA2019年展望數據預測的2050年全球 航煤需求6.49億噸為基礎，即使CO2 加氫 制航煤實現20%的替代，全球每年的二 氧化碳減排量仍可達近4億噸。
CO2 加氫制甲醇技術
CO2加氫制甲醇技術既可實現CO2資源化 利用，又可將風能、太陽能制備的綠電 轉化為可儲可運的化學能，是一種綠色 低碳的儲能技術，是實現碳中和的重要 技術支撐。
石科院項目團隊針對銦基催化劑體系開 展研究，已完成催化劑開發(fā)，CO2單程 轉化率≥15%，甲醇選擇性≥85%，有機 相甲醇含量≥99.5%。結合膜反應器打 破熱力學限制對反應過程進行強化，項 目團隊開發(fā)出先進的CO2加氫制甲醇技 術，可為10萬噸/年裝置提供工藝包技術 支撐。
與煤制甲醇相比，CO2和綠氫反應制甲 醇可減排2噸CO2/噸甲醇。據國際貨幣 基金組織預測，為實現2030年2℃的控 溫目標，每噸二氧化碳定價應在75美元 左右，按照這一標準計算，10萬噸甲醇 生產實現的碳減排價值高達1,500萬美 元/年。
CO2 甲烷干重整制合成氣技術 甲烷（CH4）干重整即CH4和CO2反應生 成合成氣，該反應同時利用了CH4和CO2 這兩種溫室氣體，而產品合成氣又是化 工領域重要的平臺原料，可以用于甲醇 合成、F-T合成、羰基合成等，因而甲烷 干重整被認為是一條極具吸引力的CO2 大規(guī)模利用的有效途徑。
以年產36萬噸合成氣裝置為例，每年可 以消耗6.2萬噸CO2，相當于340萬棵樹 一年的CO2 吸收量，減排效果顯著。
CO2輔助化學降黏提高稠油采收率技術
隨著輕質原油地下儲量逐漸減少，稠油比 例日漸增大，對稠油的高效開采逐漸引起 重視。然而稠油密度大、黏度高、流動性 差，給開采和集輸帶來很大困難，開發(fā)難 度遠大于普通油藏，亟需尋求一種高效降 每生產1噸微藻生物質，能夠吸收1.83噸 CO2，同時吸收0.2噸NOX 。以3,400畝的 規(guī)模開展微藻養(yǎng)殖，每年能夠吸收1萬噸 CO2，同時生產約5,400噸高蛋白微藻生 物質，市場價值可達7,000萬元。黏技術來提高稠油采收率，實現稠油高效 開發(fā)。
CO2與原油有很好的互溶性，可顯著降低 原油黏度，使原油體積大幅度膨脹，增 加地層的彈性能量。CO2溶于水使其碳酸 化，碳酸水與油藏的碳酸鹽反應，可以提 高地層滲透率，疏通油流通道。將捕集的 工業(yè)尾氣中的CO2注入稠油油藏，可以輔 助化學降黏，改善稠油流動性，提高稠油 采收率。同時可以將注入的CO2絕大部分 消耗、滯留地下，實現CO2 封存。
微藻固碳技術
微藻是能夠進行光合作用的單細胞生 物，能夠將無機碳與無機氮以極高的效 率轉化為有機碳（主要為糖類與脂質） 和有機氮（主要為蛋白質），具有非常 高的應用價值。
微藻一方面能夠實現“加法”，生產大 量富含脂肪與蛋白質的生物質；另一方 面能夠實現“減法”，將化石能源應用 釋放的CO2 與NOX 進行吸收與固定，助力 碳達峰、碳中和與大氣污染治理目標的 實現。
每生產1噸微藻生物質，能夠吸收1.83噸 CO2，同時吸收0.2噸NOX 。以3,400畝的 規(guī)模開展微藻養(yǎng)殖，每年能夠吸收1萬噸 CO2，同時生產約5,400噸高蛋白微藻生 物質，市場價值可達7,000萬元。
第三節(jié) 電氣化實施
石化行業(yè)碳排放除了由化石能源燃燒引起 的直接碳排放，還包括外購電力引起的間 接碳排放，該部分碳排放約占石化行業(yè)總 排放的10%左右。降低電力引起的碳排放 主要包括兩方面措施：一是應用節(jié)能新技 術和新設備以及進行電力設施的優(yōu)化；二 是采用新型的電力系統(tǒng)，這也是最關鍵的 手段。隨著以新能源為主體的新型電力系 統(tǒng)建設目標的提出，我國電網會不斷地向 清潔化發(fā)展，石化行業(yè)由電力引起的碳排 放將逐漸降低。
據國家統(tǒng)計局公開信息，2021年我國 電力結構中以煤炭為主的火力發(fā)電約占 71.13%，據預測，2050年后我國電網中， 風、光發(fā)電占比大幅度提升，占比將均在 30%以上，水電和核電占比保持在10%左 右，火電占比低于9%。至2060年，國家電 網碳排放因子會降低97%左右，屆時石化 行業(yè)由電力引起的間接碳排放將比當前降 低97%左右。
第四節(jié) 典型煉油技術低碳發(fā)展路徑——以催化裂化為例
催化裂化是煉油工藝過程中的關鍵技術，在重油加工過程中起著不可替代的重要作用，然而催化裂化碳排放較高的特點決定了必須 加快其低碳發(fā)展。催化裂化技術低碳發(fā)展路徑可歸納為如下幾方面：
1. 催化材料
在2025年前催化劑活性組分材料仍然為目前廣泛采用的沸石分子篩，隨著汽油需求達峰以及兼產丙烯需 求，2030年前催化材料將轉為擇形沸石，其后隨著固體堿材料的開發(fā)至2040年將轉型為擇形沸石及固體堿催 化，預計到2050年催化材料將發(fā)展為沸石限域金屬、固體堿及氧化物。
2. 反應模式
現行催化裂化主要采用提升管反應工藝，其后在多產丙烯等低碳烯烴的驅動下，反應模式將向提升管+床層或 多反應區(qū)的反應模式轉變，同時開發(fā)新結構流態(tài)化反應系統(tǒng)，并逐漸成為新型低碳催化裂化技術的未來反應 模式。
3. 燒焦方式
2025年前仍會沿用現在的空氣流化燒焦方式，同時研發(fā)純氧再生與造氣耦合技術，探索富氧再生+CCUS再生 燒焦方式，隨著煉廠碳中和目標的推進，低碳排放的燒焦方式將實現推廣應用。
4. 原料類型
現行條件下催化原料輕質化是最為可行的降碳手段，生物質油、廢塑料油等可再生原料及低生焦組分將越來越 多的成為催化裂化原料。隨著循環(huán)經濟的深入發(fā)展，生物質油、廢塑料油等可再生原料將成為未來催化裂化技 術的主要原料組分。
第六章 邁向2060，石化行業(yè)低碳發(fā) 展路線圖
展望未來，伴隨石化行業(yè)綠色低碳轉型發(fā)展的趨勢，以碳中和作為遠景目標，既是行業(yè)本身面臨的時代挑戰(zhàn)，也是調整產業(yè)結 構、提高競爭力、實現生態(tài)文明可持續(xù)發(fā)展的機遇。企業(yè)應化挑戰(zhàn)為機遇，積極擁抱產業(yè)變革、順應低碳發(fā)展趨勢。一方面，通 過能源資源高效利用、流程優(yōu)化、清潔能源替代等方式促進現有裝置能效提升；另一方面，關注并探索先進降碳技術的發(fā)展及商 業(yè)化應用，積極開展試點，為低碳轉型升級做好準備。通過不同時期可采用的碳減排技術對石油化工生產過程碳減排貢獻進行預 測，在2060模型測算情景下，典型煉油企業(yè)可實現凈零排放。
實現碳中和是一個較為漫長的轉型發(fā) 展過程，不能一蹴而就。根據《關于 完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳 達峰碳中和工作的意見》提出的2025 年、2030年、2060年三大階段目標， 石化行業(yè)的碳減排過程和目標也應進行 相應分解和細化。
以石油加工及石油制品生產過程為研究 對象，結合各減排技術的技術成熟期，對 不同階段的碳排放總量及減排潛力進行 預測?，F階段，成品油仍然是終端石油消 費的主要產品，在測算模型中，石化行業(yè) 的碳排放總量為5.22億噸CO2/年。
據預測，2025年國內原油加工量將達到 7.9億噸，同時成品油消費量近峰值，化工 原材料產量大幅提升，若不采取任何減 排措施，石化行業(yè)碳排放將達6.38億噸。若企業(yè)積極采取能效提升、用氫效率提 升等可行的降碳措施，同時考慮到從現 在到2025年只有短短3年的時間，綜合考 慮可行減碳措施實施率70%的情境下，可 實現碳減排0.99億噸，行業(yè)碳排放量約 5.39億噸。
隨著“雙碳”政策的持續(xù)推進，石油的燃 料功能將會不斷弱化，而人民生活水平的 提高將帶動石化原材料需求的不斷攀升， 煉化一體化企業(yè)的優(yōu)勢將進一步顯現， 推動中國在2030年左右達到石油需求峰 值，預計約8.2億噸，在該階段若不采取任 何減排措施，石化行業(yè)碳排放將達7.04億 噸。但隨著節(jié)能降碳措施的深入實施，以 及系列工藝過程降碳技術的逐漸成熟及 不斷普及，可實現碳減排1.51億噸，可將 石化行業(yè)的碳排放總量控制在5.53億噸 CO2/年。
接下來，隨著化石燃料替代和電動汽車的 加快普及，到2060年，石油消費量會逐步 下降到2.5億噸以下，由于該階段石油主要 以石化原材料為主，噸油加工碳排放強度 將大幅升高，在不考慮任何減排措施的情 況下，原油加工產生的碳排放將達3.64億 噸。但在該階段清潔能源將在煉廠普及應 用，CCUS、綠氫等技術也逐漸成熟并大 規(guī)模商業(yè)化應用，將對石化行業(yè)起到極大 的減排作用，根據模型預測，本階段利用 系列降碳技術可以助力石化行業(yè)整體實 現凈零碳排放。
精選報告來源： 【未來智庫】。 （報告出品方：德勤）
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