“碳达峰·碳中和”背景下的煤化工产业发展

2021-01-08闵楠黄昊英陕西煤业化工集团有限责任公司陕西西安710065

化工管理 2021年11期

闵楠，黄昊英(陕西煤业化工集团有限责任公司，陕西西安 710065)

0 引言

2020年9月22日，习主席在七十五届联合国大会上首次宣布中国将提高2015年签订的巴黎协定中承诺的国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。2020年12月，中央经济工作会议将“做好碳达峰，碳中和工作”列为2021年的重点任务之一，并要求抓紧制定2030年前碳排放达峰行动方案[1]。在这样的背景下，煤化工产业作为支撑国家经济发展的重要行业，肩负着产业转型的重要责任，也是当下需要解决的重要问题。

1 “碳达峰·碳中和”的基本概念

“碳达峰·碳中和”这一概念是习近平总书记为履行巴黎协定中国家自主贡献力度而制定的适用于国内的有力政策和措施。所谓碳达峰，是指在碳排放量在某一年度达到最高峰，包含能源活动、工业生产、土地利用等多方面的二氧化碳排放，之后平稳发展或者平稳下降[2]。而碳中和则是在碳排放量稳步下降的过程中，借助植树造林或者各种现代化手段，如碳捕集封存、生物汇碳的方式消除碳或者控制碳的排放，最终实现工业生产中的碳零排放。就目前碳吸收情况来看，主要来源于森林绿化。

“碳达峰·碳中和”概念中的碳不只是二氧化碳，还包含其他的温室气体，常见的有甲烷、氧化亚氮、氢氟氮化物等，这些温室气体由自然或者人类产生，会加重全体变暖等问题，“碳达峰·碳中和”政策的制定能够为企业发展乃至人类发展指明方向，也是推动全人类和谐进步的重要手段[3]。

2 煤化工产业发展中面临的主要问题

2.1 生态资源压力

煤化工产业属于六大高耗能产业之一，发展受环境资源约束愈发加剧，煤化工产业的发展规划项目受用水、环境、能耗、土地等要素条件约束持续增强[4]。资源高度富集与生态脆弱并存，资源开发与生态保护矛盾突出，并且煤化工产业“三废”排放量巨大，如二氧化碳等温室气体及有毒有害物质，更甚事故性外泄，将对生态环境资源造成巨大压力。因此，现有建成投运的煤化工项目“三废”治理水平亟待提升，废物资源综合利用比例也仍需提高。

2.2 产能过剩压力

煤化工产业快速发展的背景下，焦炭、电石类传统煤化工已暴露出严重的产能过剩问题，并逐渐步入一个发展停滞阶段。随着社会经济的快速发展，煤化工作为支撑国家经济飞速发展的关键产业，投入了大量的人力物力进行煤化工产业的现代化建设和完善[5]。目前煤化工产业的产品仍较为单一，未能布局做好精细化分类，较为偏重产业链的上游，产品的附加值相对较低，且存在严重的同质化现象，其中最具代表性的产能过剩表现为兰炭、甲醇、烯烃等基础化工原料，由原料向材料、材料向应用等终端消费品转化进展缓慢。据不完全统计数据显示，目前国内煤化工油类产业的产能已经提升至4 500万 t，其他煤化工产业项目，如天然气、乙二醇等也呈现出严重的产能过剩问题，而且按照煤化工产业的发展规划，还有超过75%的煤化工项目并未有效实施，未来煤化工产业同步推行，将会造成更为严重的产能过剩问题，需尽快培育下游精细化工和化工新材料引领企业。

3 “碳达峰·碳中和”下的煤化工产业发展对策建议

3.1 制定减排和抵消措施

3.1.1 煤炭资源清洁化

国家于2020年5月17日在《中共中央国务院关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见》中明确提出“积极推进煤炭分级分质梯级利用，稳步开展煤制油、煤制气、煤制烯烃等升级示范。”就煤炭资源作为化工原料提出了明确的方向，以期实现资源的最大化利用。煤炭是煤化工的重要原料，而煤炭则是从煤矿中采集而来，就目前使用煤炭的情况来看，多表现为直接燃烧使用或者进行简单的加工后使用，这种煤炭使用方法已不符合当前社会可持续发展的目标，产生大量的温室气体和有害气体，造成严重的生态环境破坏问题，也不利于“碳达峰·碳中和”目标的实现[6]。煤炭中含有大量的杂质，其属于有害物质，煤炭原材料还会因为不正确的加工处理，造成可用资源的浪费。因此合理地处理煤炭化工原材料，使其得到高度利用状态尤为重要。

为顺应“碳达峰·碳中和”的发展趋势，需要做好就煤化工原料的低碳处理，借助各类现代化技术将能源利用率提升至最高，将温室气体的排放降至最低。煤炭资源的低碳处理，多是将煤炭中的杂质剔除，以获取清洁的能源。目前煤炭资源处理的方式主要有以下三种[7]。一是借助物理或者化学等手段对煤炭进行处理，使其转变为清洁能源，最为常见的处理方式是煤炭的干馏，以获取甲醇、甲烷等原料。国内相关企业通过有效结合煤炭干馏技术和煤焦油加氢基础，最大程度地发挥原料的利用率，实现了煤炭的绿色化处理。二是煤炭资源处理方式是提纯，将煤炭中的各项物质进行有效分离、分类，给予“碳达峰·碳中和”的原则，碳排量较高的物质要加以重点处理，如分离出来的原料容易被氧化，则需要使用固定剂进行有效固定，需要使用的时候立即取出并使用，避免因为不合适的保存引起原料污染。三是对处理完成的原料进行有效预测，思考经过低碳处理的原材料使用后可能对环境造成的影响，提前做好相应的防护工作，将煤化工行业的污染降至最低[8]。

3.1.2 积极推广碳捕集

煤化工的生产过程中会释放大量的温室气体，二氧化碳作为其中最为重要的一种，做好碳捕集和处理工作能够有效减少二氧化碳排放量，顺利实现“碳达峰·碳中和”的目标。目前使用较多的二氧化碳捕集方法有燃烧后分离捕集、富氢燃气路线捕集、富氧燃烧捕集和化学循环燃烧捕集四种，其中燃烧后分离捕集最为常见，也是处理方法最简单、最有效的手段[9]。燃烧后分离捕集中首先对煤炭原材料进行燃烧处理，之后使用含有胺的物质进行有效处理，以得到更为合适的原材料。燃烧后分离捕集中针对经过低碳处理且熔点低、易燃烧的原材料，可经过处理产生全新的能源如一氧化碳；对于生产后产生的二氧化碳原材料，需要进行聚集、净化、封存，封存方法以地质封存为主，其核心是将二氧化碳加压灌注，放置在可以长期封存的位置，常用的封存地点有含盐地层、不可开采的油田等。CCUS技术是在CCS技术上新的发展趋势，其捕获二氧化碳并充分提纯，再次投入生产过程使用，而非简单的封存。这种做法与传统碳捕获技术进行比较，其更容易产生经济效益，且现实操作性较强，目前关于二氧化碳资源的再次利用方法有合成高纯度一氧化碳、用于化肥生产、制作饮料添加剂与灭火器、培养海藻等，应用前景广袤。

3.1.3 煤化工技术创新发展

煤化工的技术进步，既可实现节能降耗减排的目的，又能腾挪环境容量空间，发展新技术新产业。技术的有效革新必然会带来生产力的提升，必然要在低碳技术上做好创新，以最先进的技术来带动产业的转型升级发展[10]。在现有煤化工生产中，乙烯、乙炔等基础原料应用广泛，当前的生产工艺及获取方法已较为成熟，但能源消耗总量依然较高，对资源环境造成的压力依然较为严重。如对于催化剂的选择和对于不饱和烯烃、炔烃的来源进行改良，寻找更高效的催化剂，即可实现改变反应条件，降低能耗和减少排放[11]。要充分结合现代科学技术，针对煤化工产业全过程进行整体性优化完善，力争生产工艺技术突破性创新。

3.2 定期核算温室气体排放量和减排量

煤化工产业的温室气体排放量和减排量的定期核算有利于发挥督导作用，推行“碳达峰·碳中和”这一目标的实现，在具体测定过程中可以根据国际标准化组织制定的相关标准《组织层级温室气体排放和移除的量化报告规范指南》[12]。这项标准的制作单位有联合国气候变化框架条约UNFCCC下属技术委员会IPCC和ISO组织，也是目前国际上公认的温室气体测量和监控工具。

该项标准中将温室气体的排放源分为六大类：企业直接排放、输入能源后间接排放、运输过程中间接排放、使用产品期间的排放、使用产品相关内容的间接排放以及其他来源的间接排放等，煤化工企业可以根据以上内容进行处理分类和测定，以充分发挥温室气体排放量和减排量测定的作用。

除此之外还可以依据ISO14067:2018《产品碳足迹－温室气体量化的要求和指南》中的相关标准进行温室气体排放量和减排量测定，其以企业产品的整个供应链作为基线，对产品生命周期各个阶段的温室气体排放量进行测定，主要环节有采矿、原料加工、运输、产品制作、交付使用以及废气处理等，系统且全面地反映了煤化工企业减排情况，有利于相关人员细化“碳达峰·碳中和”目标至各个环节，确定企业内部的管理制度。