煤化工企业应对碳排放的思考

O 高艳 李志光（神华包头煤化工有限责任公司 内蒙古 014010）

煤化工企业应对碳排放的思考

O 高艳 李志光
（神华包头煤化工有限责任公司 内蒙古 014010）

本文主要针对煤化工企业如何应对碳排放权问题进行了探索和思考，从碳排放的现状、碳排放的组织及管理、技术发展趋势以及应对措施等方面进行了详细阐述，以便煤化工等企业能够及早应对碳排放权问题，降低碳排放问题对企业造成的影响。

煤化工；碳排放；技术分析

1.引言

温室气体效应问题从80年代开始引起世界上各国的关注，在1990年，政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了第一次评估报告，对大气中的温室气体问题进行了评估，受此影响，1997年相关国家缔结了于2005年生效的《联合国气候变化框架公约的京都协定议定书》，达成了温室气体的减排协议。该文件对需要控制的温室气体进行了定义，主要有：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6），其中，二氧化碳排放是地球温室化的重要原因。所以，目前温室气体的主要限排对象就是二氧化碳。此外，京都机制还建立了3个灵活减排合作机制，即国际排放贸易机制（简称ET）、联合履行机制（简称JI）和清洁发展机制（简称CDM），这些机制允许发达国家通过碳交易市场完成减排任务，而发展中国家也可以获得相关技术和资金支持。据统计，截止2015年国际上碳排放权交易量达到85亿吨，交易额达到695亿欧元。

2015年，我国领导在《中美元首气候变化联合声明》中明确表示，将在2017年启动全国统一性碳排放权交易市场。并承诺2020年碳排放强度(单位国内生产总值二氧化碳排放) 削减40%～45%。据相关资料报道，我国启动碳排放权市场后，年交易量可达到30亿-40亿吨/年，交易额可达到80亿元/年。对于煤化工企业来说，很快就要到来的强制性碳减排以及碳交易没有引起足够的重视。一般来说煤化工行业碳排放量较大，无论煤制甲醇、煤制油、煤制烯烃，还是煤制天然气等，如果未来征收碳税，将为煤化工企业带来较重的成本负担，有的产品甚至会失去原有的竞争力。因此，国内各类煤化工企业应该及早重视碳排放问题，积极应对国家的碳减排要求，才能在未来的市场竞争中立足。本文通过煤化工企业的碳排放计算和管理，技术发展趋势以及今后的应对措施等方面展开论述，提出煤化工的应对碳排放权的建议。

2.煤化工行业的碳排放预测

目前，整个煤化工行业(含炼焦)的耗煤量占到了全国耗煤量的23%左右。近年来，随着煤代油战略的实施以及新型煤制烯烃行业的兴起，新型煤化工行业将会成为未来的耗煤大户，一套年产60万吨烯烃的CTO(煤制烯烃)项目的年耗煤量约为330万吨左右，一套年产50万吨丙烯的CTP(煤制烯烃)项目的年耗煤量约为310万吨左右，一套年产100万吨煤制油品(直接或间接)项目年耗煤量约为450万吨左右，一套年产40亿标立天然气项目的年耗煤量达到1300万吨左右，据不完全统计，全国各地已投产和规划在建的煤经甲醇制烯烃(含煤经甲醇制丙烯)项目达到46个，产能预计多达2708万吨；煤液化制油(含直接和间接液化)12个，产能达到2670万吨，煤制天然气1848．05亿标立，按照此计算，在未来，我国煤化工产业年耗煤量将达到8．6亿吨，是目前的20倍左右，相应的温室气体二氧化碳排放量将达到约14．26亿吨，占到目前我国二氧化碳排放量的14．7%，成为我国二氧化碳排放的行业大户，必将成为政府监管和减排重点。

3.碳排放的计算与管理

截止2015年，国家发展和改革委员会并未针对煤化工企业(除煤制甲醇外)制定温室气体排放与报告指南，也就是说，国家暂未将煤化工企业列入到2017年的碳排放交易市场中，但根据上文提及的煤化工企业碳排放测算数据，煤化工企业二氧化碳排放量也很大，国家很快会将煤化工企业列入到碳排放交易市场中。为了能够在将来的碳排放中避免对企业效益造成巨大冲击，应该积极主动参与碳排放的相关标准制定中，获得更有利于企业竞争的碳排放初始分配权。按照学术界目前定义的碳排放初始分配权的分配方法有：基于“祖父法则”分配原则是基于“基准法则”的分配原则，煤化工企业应该根据自生情况，摸清企业、项目、产品的碳排放情况，借助碳排查和碳足迹准确掌握自身排放量,对行业的碳排放初始分配权方法提出合理建议。

此外，企业应该摸清自身的碳资产，有效应对将来的碳排放约束。下表列出一些典型的煤化工行业碳排放数据：

项目 煤制烯烃煤间接制油煤直接制油煤制芳烃煤制天然气煤制乙二醇吨二氧化碳/吨产品11.1 6.1 5.8 12(预测) 4.8 8(估算)

据了解，目前石脑油裂解制烯烃的单位产品二氧化碳排放约为1．65吨二氧化碳/吨产品，而炼油行业更低，吨油品的二氧化碳排放量不到0．5吨二氧化碳/吨产品左右，大大低于煤化工产品的二氧化碳排放强度。

在碳排放管理中，煤化工企业应该顺应世界的发展趋势，可以成立专门的碳排放管理机构或在公司管理者层面成立碳资产管理委员会。结合公司的发展战略和经营环境，在评估风险的基础上制定公司碳管理的总体策略和方向；订立碳排放的管理策略和制度，指导自身或下属企业管理碳核算、盘查、交易、履约；进行碳资产的开发和利用等事务。在人才管理方面，应邀请专家针对高层管理人员以及基层技术人员进行有针对性的培训，培养一批了解碳市场相关政策、掌握碳市场交易规则、能熟练使用碳资产管理相关工具的专门性人才。

4.紧跟技术前沿，探索减排新途径

随着各国对温室气体排放的重视，各种各样的温室气体替代技术以及二氧化碳综合利用技术都在蓬勃发展中，简单分类来说，目前二氧化碳的综合利用技术可以分为3大类，第一类为二氧化碳的捕集及直接利用；第二类为将二氧化碳作为化工原料；第三类为利用生物技术将二氧化碳进行资源化转化。下面几类二氧化碳综合利用技术做简单介绍：

(1)二氧化碳的捕集及直接利用

二氧化碳的捕集技术是指用物理或化学的方法，将各类混合气体中的二氧化碳进行富集的技术，如常用的化学吸收、物理吸附等，也可根据气体组成不同选择膜分离、低温分离以及电化学分离技术等，其技术最早应用于炼油、化工等行业，目前在火力发电厂也进行了较多试验应用。

捕集后的二氧化碳第一种利用方式通过地质封存和海洋封存两种方式存于地下，通过利用现有油气田封存CO2被认为是未来的主流方向，这项技术被称为CO2强化采油技术，即将CO2注入油气层起到驱油作用，既可以提高采收率，又实现了碳封存，兼顾了经济效益和减排效果。这项技术起步较早，最近10年发展很快，实际应用效果得到了肯定，也是中国优先发展的技术方向。此外，随着页岩气生产规模的扩大，利用二氧化碳对地下页岩气层压裂技术开采页岩气也有了新的突破。目前，国内和国际上都针对二氧化碳的捕集及封存（简称CCS）进行了工业化示范，其中2010年神华集团利用煤直接液化项目，开展了首个10万吨/年的CCS（盐水层封存）实验装置的示范装置，据悉目前已完成了30万吨二氧化碳注入的总目标。国际上，如挪威Sleipner项目、德国黑泵电厂项目也针对CCS开展了工业化示范。

第二种方式是将二氧化碳捕集后，进行再提纯直接用于焊接保护气或是生产干冰。据悉，中国华能集团在华能北京高碑店热电厂进行碳捕集改造，设计CO2回收率大于85%，年回收CO2能力为3000吨。于2008年7月16日正式投产。华能上海石洞口第二电厂在其二期新建的两台66万千瓦的超超临界机组上安装碳捕集装置，设计年运行时间为8000小时，年生产食品级二氧化碳10万吨，已于2009年12月30日投入运营。中国电力投资集团公司重庆合川双槐电厂在一期两台30万千瓦的机组上建造碳捕集装置，年生产工业级二氧化碳1万吨，该碳捕集项目于2010年1月20日投入运营。第二种利用方式在经济性上较好，还能够产生效益，但缺点也很明显，主要是市场容量太小。以上海为例，据估算上海市一年纯二氧化碳的需求量在15-18万吨之间，用户主要集中在焊接和干冰两方面，其中，焊接用二氧化碳年消耗量约为8万吨，占45%，制造干冰用二氧化碳年消耗量约为6万吨占35%，其余用于碳酸饮料、啤酒、冷冻、卷烟以及粮食包装储运的二氧化碳年消耗量共约4万吨，占20%，以此为基础推测，全国纯二氧化碳的市场规模在1200万吨左右。而一个300MW火力发电厂的二氧化碳排放量就达到230万吨以上，5个300MW机组的二氧化碳排放量就能满足全国的需求，显然靠此解决二氧化碳排放问题不具备全国推广的意义。

(2)以二氧化碳为基础原料，生产化工品

目前以二氧化碳为基础原料，主要三个大的用途方向，一是纯碱、轻质碳酸盐、化肥以及脂肪酸和水杨酸及其衍生物制造，目前已有成熟的工艺。二是通过氢还原成甲烷、低链烯烃、甲醇、甲醛、甲酸等。三是与不饱和烃、胺类、环氧化合物及其它化合物发生二元、三元共聚反应，生成交联、接枝、嵌段等高分子聚合物，如聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚脲等。

第一种用途主要是利用二氧化碳生成碳酸制取碳酸盐类化合物，但目前大多数碳酸盐产品存在过剩情况，经济效益差。在二氧化碳加氢还原方面，我国科研人员在利用二氧化碳加氢制取二甲醚、乙烯和丙烯方面做了大量研究，已经有不少实验结论，但目前国内没有工业化的示范装置，据了解，日本三井化学已成功开发的100吨/年二氧化碳（CO2）制甲醇中试装置，通过加氢反应制备甲醇，选择性超过了99%，目前主要问题是催化剂的催化效率和氢来源的解决是关键问题所在。第三种用于生产高分子聚合物方面，我国开展了实质性工作，2009年，中国科学院长春应用化学研究所在内蒙古建成世界首条、也是规模最大的3000吨/年可降解塑料（PPC）生产线，二氧化碳在PPC中的利用比率达到了42%，但是由于成本高。市场需求小等问题，目前还不适合于大规模应用。

(3)二氧化碳的生物综合利用

二氧化碳的生物综合利用是未来发展的主要方向之一，目前各国均在此方面进行了大量研究。据报道，以色列的锡姆生物公司开发出利用发电厂排放的二氧化碳养殖海藻，进而从中制取生物燃料。之前认为发电厂的二氧化碳不能用来养殖海藻，因为其中含有大量污染物质。该公司成功实现了技术突破，在减少工业污染的同时制造出新型绿色能源，此外，使用二氧化碳可以将海藻的养殖成本降低约1/2。中国也在此方面开展了相关试验工作，2012年7月，中国石化集团在石家庄炼化公司开展了“微藻养殖示范装置”，利用微藻通过生物固定炼油过程中产生的二氧化碳，可以实现减排，可以为炼厂减排二氧化碳20%以上，固碳能力相当于森林的10-50倍，并为微藻生物柴油的开发奠定了基础。

美国哈佛大学的研究小组开发出一种人工仿生叶，能够利用太阳能电池板所提供的电力，把水分解为氢气和氧气，而系统内的微生物以氢为食，能把空气中的二氧化碳转化为生物燃料。据称该装置能“吃”进二氧化碳产出生物乙醇，效率比自然光合作用高出10倍。如果得以推广，将能在一定程度上缓解全球变暖和能源短缺问题。

另外，以二氧化碳为碳源，利用真养产碱杆菌，可生产生物降解塑料聚羟基丁酸酯(PHB)，也可生产单细胞蛋白、乙酸等产品。

5.紧跟国际趋势，开发碳金融产品，助力自身发展

据专家预测，未来我国碳市场的交易量将在30亿-40亿吨/年，现货交易额最高有望达到80亿元/年，实现碳期货交易后，全国碳市场规模最高或将高达4000亿元，成为我国仅次于证券交易、国债之外第三大的大宗商品交易市场。如何利用期货和现货交易市场，降低企业的碳交易成本，也是今后需要重要考虑的内容。

如果是集团型的企业，也可以先行在集团内部形成碳交易市场，可有效降低整个集团的费用，杨丽等在《企业集团内部碳排放权交易规则设计研究》一文中对此进行了深入的探讨和研究。

为了避免碳资产出现闲置，企业还可以开发碳金融产品（基于企业交易的碳排放权的会计确认与计量理论与实务研究），主要的碳金融产品有碳债券、碳资产委托管理、碳配额的抵押、回购、托管等工具，企业不仅可以将碳配额抵押给银行等金融机构，从而获得资金用于投资，待到约定的时间后企业偿还资可以获取资金，大大提升自身市场竞争力。还可盘活碳资产，解决资金短缺，避免违约风险。碳金融产品的推出可以给碳市场的参与主体尤其是控排单位提供多样化的碳资产金融管理方式，吸引更多的碳配额进入市场，提高碳市场的流动性和活跃度。

此外，有实力的企业还可以参加以项目为基础的交易市场，即清洁发展机制（CDM）交易体系。目前我国批准的CDM项目已接近4000个，项目数量和年减排量居世界第一，企业可以根据自生的经济和科技实力，适时介入CDM项目中，但是我国发展的CDM也面临不少问题：主要是议价能力差，碳价格远远低于其它欧盟国家；《京都议定书》中规定的第二个发展阶段（2013年-2020年）也即将到期，未来前景不明等情况。也要提前考虑风险。

6.结论

随着人们环保意识的增强，越来越多的人们选择低碳的生活方式，低碳产品也成为了公众的消费选择，目前，欧盟等发达国家在逐步扩展低碳产品的认证范围和贸易壁垒，企业要积极探索低碳的管理机制，采取低碳运营方式，抢占低碳经济发展先机，力争成为低碳经济时代的领跑者。

煤化工企业实行低碳管理是企业长久发展的根本路径之一，是实现可持续发展，赢得消费者与投资者信赖、履行社会责任的重要举措和环节，同时也是进行国际化经营必须面对的挑战。

[1]武娟妮.张岳玲等.新型煤化工的生命周期碳排放趋势分析[J].中国工程科学.2015,(9):69-74.

[2]刘明明.论碳排放权交易制度的核心要素[J].企业经济,2012,(8): 79-80.

Thingking of Carbon Emission by Coal Chemical Industry Enterpr

Gao Yan, Li Zhiguang
(Shenhua Baotou coal chemical co ., LTD, Inner Mongolia, 014010)

In this paper, it takes exploration and consideration about how the coal chemical industry enterprise face the matter of carbon emission rights, besides, it takes detail exposition of the present situation,organization and management,technology development trend and solutions for carbon emissions，so that the coal chemical industry enterprise are able to deal with carbon emissions right problem as early as possible and derease the infl uence of carbon emissions problems on enterprise .

coal chemical industry；carbon emission；technological analysis

T

A

高艳（1982～），女，神华包头煤化工有限责任公司，研究方向：聚烯烃的生产和工艺研究。