摘要:在碳中和目标下,化工行业的绿色低碳转型现已成为国际化工行业发展的必要趋势。国际绿色化工产业通过以循环经济和技术创新为立足点,持续探讨节能减排绿色发展新途径,将可持续发展融入企业运营全流程。相比之下,我国化工产业在核心技术突破、污染物处理与利用、清洁生产工艺及国际竞争力等方面仍存在诸多短板。全球绿色经济浪潮对中国化工行业而言是巨大的挑战,也是重要的发展机遇。
一、国际绿色化工产业的新产品、新技术、新方向
2020年以来,世界各国纷纷提出碳中和目标,作为减排重点领域,一些国际大型化工企业与石油公司近两年也相继提出了“净零”排放目标。国际一流化工企业通过开发创新化工工艺,采用低碳或零碳制氢,布局资源循环利用,以及推进能效管理等一系列措施实现高效减排,引领世界化工产业可持续发展。
在技术研发方面。陶氏化学公司正在研究乙烷脱氢和电裂解技术,并建设了全球首个净零碳排放的乙烯裂解和衍生品综合基地,实现近20%的乙烯产能脱碳,同时使聚乙烯供应能力提高约15%。巴斯夫集团通过数字化计算方法,为产品提供全方面的碳足迹数据。沙特基础工业在开发电热蒸汽裂解装置方面取得突破性进展。欧美部分化工企业正致力于研发可再生电力电解制氢和天然气低碳制氢技术,这将成为零碳排放制氢的新途径。
在循环经济方面。一些国家大型化工企业纷纷致力于塑料化学回收项目的开发与应用之中。陶氏化学参与组建了“清除塑料废弃物行动联盟”,推广塑料废弃物的可利用解决方案,并计划在2035年,实现包装领域100%的产品再利用。沙特基础工业公司拥有塑料废弃物回收的独创技术,能够将混合塑料分解为热裂解油,实现了塑料的循环利用。
在可再生能源利用方面。陶氏化学作为世界顶级的清洁能源利用公司,利用900多兆瓦的清洁能源为超过25%的制造基地供电。沙特基础工业公司通过对英国提赛德石化工厂进行投资改造,以氢气取代传统燃料,实现超99%的碳减排。美国石油公司通过发展可再生柴油业务,改造旗下传统炼油厂。此外,一些大型化工企业共同组建了未来裂解装置联盟,通过将可再生能源应用到蒸汽裂解装置的方式,减少高达90%的碳排放。
整体来看,国际一流的化工产业更加注重以可持续发展原则来开展业务,在生产过程中持续降低碳排放已经成为化工企业的新常态。通过电气化、生产数字化、零碳制氢等技术创新模式,增加对生物燃料的使用,利用CCUS碳捕集技术,布局塑料循环经济等方式,探索更有效的减排途径,是国际绿色化工产业的重点发展方向。
二、对比国际一流化工产业,我国化工的优势和短板
我国整体二氧化碳排放量近100亿吨,其中化工行业的碳排放占比约4%,虽然碳排放规模并不高,但化工行业碳排放强度突出,仍面临较大的碳减排压力。随着近年来我国低碳转型与产业升级政策不断出台,大量落后化工产业被关停、淘汰,我国化工行业从“高污染、高风险”逐步走向“绿色化、高端化”。
近年来,我国大型化工企业在低碳转型方面逐步实现清洁能源生产与技术突破。中国石化开展了可再生能源发电—绿电制氢—储氢—绿氢利用项目,推进生物航煤生产技术、生物柴油生产技术及生物质微波气化制合成气技术的研发,实现可降解聚酯PBAT工业化生产,启动齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目,捕集再生能耗达到世界领先水平。中国石油开展了CCUS技术的研发,在华北油田、塔里木油田等地利用地热和太阳能等可再生能源作为生产自用能,使用太阳能作为生产燃料。中海油打造了光伏储能充电桩一体化碳减排示范项目,在石油生产平台上搭载海上二氧化碳封存装置,并持续加强与沿海高碳企业合作,实现能源生产清洁化、能源消费电气化、能源结构绿色化发展。中化集团建有近30个科技创新平台,在清洁能源替代技术的研发与控制处理方面取得了重要的技术突破。
2022年,中国有9家化工企业位列全球50强,中国化工行业呈现出蓬勃发展态势。尽管如此,在可持续发展目标下,对比国际一流化工产业,我国化工产业的发展仍面临较大挑战。一方面,由于我国化工产业大宗商品产能过剩,高性能材料和化学品短缺,结构性矛盾依然突出。合成氨、炼油、甲醇、电石等基础化工产品减碳空间大,传统的提高效率和改善工艺的生产方式不再满足可持续的社会需求,需要尽快找到绿色替代方案。另一方面,相比于国外大型化工企业合作创新方式,我国化工企业、产品间缺乏关联,产业一体化程度不足,无法发挥产业集聚优势,历年专利申请数量和科技研发人员数量也明显低于外国先进化工企业。相对独立的生产方式增加了资源浪费与环境处理成本,难以形成循环经济与产业生态系统。在行业格局限制下,高耗能项目与控排企业两极分化愈发明显,传统项目新建空间被大幅压缩。
三、对我国现代化工发展的建议
在疫情影响下,我国化工市场需求增速放缓,市场表现疲软。由于全球化工行业新技术与新产品迭代迅速、层出不穷,在全球化工产业低碳转型的新形势下,我国化工产业需要尽早布局,通过业务调整、能效提升、流程优化、加强管理等一系列措施,化挑战为机遇,探索先进的减碳技术,掌握核心竞争力,实现可持续发展与低碳升级。
首先,提升运营水平,优化管理。化工产业需要结合企业自身状况制定明确的减排目标,通过工艺指标精细化与工艺流程优化实现节能降碳,平衡传统业务与新兴业务,厘清发展战略布局,实现平稳过渡。同时,化工企业需要提前探索并评估绿色新产品的可行性,分析双碳目标下产品结构优化策略,将绿色低碳纳入重要考量,探索产品优化发展策略。此外,为推动化工产业集群,实现供应链协调发展,需要加快建设化工产业园区建设,建立权责发生制,重视一体化发展,实现经济、环境效益最大化。
其次,从战略层面布局低碳技术。低碳技术改造是短期内化工企业在能源生产过程中的重点,为尽快实现商业化推广运行,抢占市场份额,企业需要增强园区内产业集群的自主创新能力,运用数字化技术实现效益提升与业务转型,促进行业协同发展。此外,通过新兴技术的使用优化能源结构,大力发展清洁能源。结合氢能的发展潜力并丰富用氢场景,开展CCUS技术的研究与应用,加快突破“绿氢”规模化应用等关键技术,为拓展氢能国际合作创造条件。
最后,建立生态合作体系,发展循环经济。循环经济是低碳可持续发展的重要方向,规模化地获取废弃物原料对实现盈利运营至关重要。化工企业需要克服废弃物回收与再处理的成本挑战,开发更具经济性的清洁能源生产技术,利用多元化供应商采购废弃物原料,尽快建立采购与生产环节的规模效应,打造竞争优势。同时,还应当加强终端用户与监管机构之间的合作,构建创新可持续的闭环系统,提高废弃物的再利用与资源化水平。
林伯强 厦门大学一带一路研究院兼职研究员、厦门大学中国能源政策研究院院长、教授