双碳目标下炼化行业绿色发展策略

多能融合推动高质量转型路径探索展路径研究，石油炼制与化工，2024,55(1):135-144公众号·烃资源评价加工与利用炼化多能融建思路构建炼化新型动热力系统构建炼化新型氢气系统构建炼化新型构建炼化新型氢气系统多能融合技术路线的应用分析碳排放和效益评估结束语/炼化多能融合路径的构建思路C/ESC/中国化工学会C/ESC/通过将电、热、氢等能源载体深度融入炼化生产过程，有序渐进式推进化石能源替代，逐步提高新能源在炼化用能结构中的消耗比例，为炼化工业提供安全稳定、清洁低碳的动力和热能。以碳、氢、氧等物质载体形式参与炼化生产过程，通过构建新型氢气系统和新型生产工艺系统，高效支撑炼化流程再造，使化石能源充分回归其资源属性，生产更多高附加值的石化产品。新型动热力系统、新型氢气系统和新型生产工艺系统协同发展、相互作用，共同支撑多能融合的炼化工业高质量发展，实现能量和物质的相互传递。石油煤炭天然气生物质太阳能风能核能(电、热、氢)CIESC//N\用CIESC//N绿电热冷能储能储能储能热(冷)电气化替代电气化替代公众号·烃资源评价加工与利用建立柔性电力系统推动电气化替代建立柔性电力系统推动电气化替代开发低成本储能技术通过供电侧智能调度和源网荷储能源管控平台，实现对新能源波动性和不确定性的适应，增强系统的灵活性和稳定性。利用重力储能、机械储能、电磁储能等低成本技术，提高能源利用效率，为新能源的大规模应用提供技术支持。逐步用绿电替代燃料和蒸汽，减少碳排放，实现能源的清洁、高效利用，推动炼化工业的绿色发展。构建新型动热力系统通过转向以电、热(冷)、蒸汽等能源载体为核心的供能模式，增强系统柔性和耦合新能源的能力，实现用能结构的低碳化。分阶段实施电气化替代根据不同工艺环节的特点，逐步推进电气化改造，如采用电阻加热感应加热等方式替换传统燃料加热方式。技术创新与应用开发适用于高温工业炉的无相变介质加热技术和高效长寿命耐高温绝缘材料，探索低成本规模储能技术的应用。能量集成策略梯级利用原理副产燃料的分类分级利用能量集成策略通过一体化规划炼化企业的动热力系统，实现全厂热能(冷能)的高效转换和利用，减少能源浪费，提升整体能效。梯级利用根据不同温度等级的能量需求，将高品位能源逐步降级使用，最大化能源利用效率，如高温蒸汽用于发电，低温蒸汽用于加热或制冷。对于炼化过程中产生的副产燃料如干气、燃料油等，通过分类分级利用提高其能源价值，进一步推动能源的高效利用和成本降低。CIESCN/NKCIESCN/NK光伏发电公用电网氧气干燥氢气氢气储氢设施输氢设施储氢设施富氧燃烧富氧燃烧装置副产氢气装置副产氢气副产氢气提纯高纯氢管网煤锅炉煤气化煤锅炉煤气化硫磺回收渣油加氢其他工艺装置加氢裂化石脑油规加公石脑油规加公号其他炫赞源评价加工与利用加氢精制利用风能和太阳能发电，通过电解水制氢。这种方式依赖于风光资源的不稳定性，但通过储能系统可以平衡电力供应，降低氢气成本。通过生物质热解、气化或发酵等技术生产氢气。生物质资源丰富且可再生，但需要进一步优化工艺以提高氢气产率和降低成本。结合天然气重整与二氧化碳捕集利用技术，实现低碳制氢。这种方式可以利用现有的天然气基础设施，并通过碳捕集减少碳排放。■中尺度预测出绿电制氢智能控制系统示意烃资源评价加工与利用氢气梯级高效利用通过变压吸附等工艺，炼化企业能够有效通过变压吸附等工艺，炼化企业能够有效回收装置外排废氢和干气中的氢气，这一过程不仅提高了氢气的利用效率，还显著节约了全厂的氢耗。根据不同用户对氢气纯度的需求，合理设置氢气管网，实现氢气资源的梯级利用。这种策略有助于降低生产成本，同时满足各种工业过程对氢气纯度的不同要求。为加氢裂化装置供应高纯度氢气可以显著提高氢分压，从而优化反应条件，提升产品质量和生产效率。这是氢气梯级高效利用中的一个重要环节。公众号·烃资源评价加工与利用绿氧耦合利用绿氧不加压不纯化利用绿氧不加压不纯化利用主要应用于催化裂化富氧再生、烟气循环再生等领域，通过提高氧气浓度来增强反应效率和产能，实现环保与经济效益的双赢。绿氧加压及纯化利用在煤制气化炉、醋酸乙烯原料生产等过程中，绿氧加压及纯化利用能够显著提升燃烧效率和产品质量，是推动化工行业绿色转型的重要技术路径。绿氧耦合烧焦过程优化通过实施绿氧富氧再生技术，在不改变现有装置结构的前提下，可以有效提升装置加工能力，增加聚合级乙烯和丙烯的产量，为企业带来显著的经济效益。CIESC/XNCIESC/XN风能太阳能核能等电解水风能太阳能核能等电解水绿油品油品高端煤高端材料天然气材料新材料合成气畏里制烯烧、上与利用法烯经与利用新型生产工艺系统的构建通过绿氢绿电和生物质等绿色能源的耦合利用，再造炼化生产工艺流程，实现短流程、低能耗、低碳排的生产目标，同时增产高价值产品。中国石化开发的双功能耦合催化剂体系，实现了合成气短流程一步法生产低碳烯烃，已在中石化扬子石油化工有限公司进行中型试验，提高资源综合利用率。原油直接裂解技术该技术一步将原油转化为烯烃芳烃，具有流程短、低碳烯烃收率高的优点，已发展到商业示范阶段，显著提升生产效率和资源利用率。 清洁能源的融合利用生物质资源高效转化低值资源高质化利用炼化工业通过整合风能、太阳能等清洁能源，不仅优化了能源结构，还显著降低了碳排放，推动了行业向低碳化转型的步伐。利用先进的催化裂解技术，炼化工业将生物质资源转化为高价值产品，如针状石油焦和包覆碳材料，提高了资源的利用效率和经济价值。通过工艺创新，炼化工业成功将催化裂化油浆等劣质资源转化为高价值产品，实现了资源的最大化利用，促进了产业的可持续发展。工艺集成创新通过开发“多头一尾”的一体化分离新工艺，如原油蒸汽裂解耦合催化裂解技术，实现资源的高效转化利用，显著提升资源利用率和产品收率。结合煤化工过程的甲醇资源与石脑油裂解技术，推动油煤化一体化深度融合发展，有效促进不同类型资源的高效转化利用，拓宽原料来源。开发节氢型工艺和变革性替代工艺，依靠催化剂进步或工艺优化，减少氢气消耗，大幅度降低氢耗或实现无氢消耗，推动生产过程向低碳排方向发展多能融合技术路线的应用分析CIESC/N\CIESC/N新型生产工艺系统采用渐进式油转化、油转特技术路线原油直接裂解技术通过一步转化反应，将原油直接转化为烯烃和芳烃，该技术已发展到商业示范阶段，显著提高了资源生物质资源融合利用技术旨在开发生物质制生物基燃料、化学品和材料，促进生物质资源的高效利用，推动绿色低碳转型。渣油浆态床加氢裂化技术专门拔头油1号常减压蒸通1号常减压蒸通2号常减压蒸通柴油柴油乙烯装置乙烯装置芳烃抽提→芳烃抽提→芳经干气提浓富乙烯气干气提浓高硫原油高硫原油1号气体分离催化裂解催化裂解2号催化裂化3号催化裂化重整汽油等烷基化烷基化新建装置新建装置改足装置暂你缩装置绿氢是通过电解水等可再生能源方式产生的氢气，这种方式不仅能够减少对化石燃料的依赖，还能有效降低碳排放，是实现能源转型和环境保护的重要途径。灰氢的环境影响灰氢是通过化石燃料如天然气、煤炭等转化而来，伴随较高的碳排放。这种制氢方式对环境造成较大压力，不符合当前全球减排的趋势和要求。节氢型新工艺通过优化氢气的生产和使用过程，提高了氢气的利用效率，减少了能源消耗和排放。这种工艺有助于推动炼化行业的绿色低碳发展，符合可持续发展的要求。耗氢喷气燃料加氢润滑油加氢高压加氢中压加氢裂化重整预加氢重整2.90.50.56.4重整及低分气提纯氢化工氢3.89.11号/2号制氢45.8再电气化等措施供能柔性灵活多元化逐步电气化替代开发应用低成本储能技术新型动热力系统通过打破传统以化石能源为主的供能思路，增强新能源消纳能力，建立智能电力调度系统和源网荷储能源管控平台，实现电力供给与消费在时间上的灵活解耦与耦合。推进燃料加热设备的电气化替代，如对流室工艺介质的加热、蒸汽驱动设备替代等，以及伴温维系统的电气化改造，减少蒸汽和燃料消耗，提高能源利用效率。包括重力储能、机械储能、电磁储能、化学储能和氢储能等，以平衡新能源发电的波动性和间歇性，提高系统稳定性，推动炼化行业向更加绿色、低碳、高效的方向发展。设备名称电气化后增加高压加氢的循环氢压缩机3号催化裂化的低压凝汽汽轮机凝汽中压加氢的低压凝结机组凝汽合计新型动热力系统采用绿电替代及局部再电气化等措施炼油区部分加热炉电气化改造设备名称电气化前消耗标准电气化后消耗标准电气化后增加电气化方案常压炉绿电加热部分对流段介质或者加热空气减压炉绿电加热部分对流段介质或者加热空气2号连续重整预加氢进料加热炉电阻辐射型加热炉蒸发塔重沸炉电阻辐射型加热炉四合一炉绿电加热空气反应进料加热炉合计CIESC/NCIESC/N炼油行业通过引入新型生产工艺、氢气系统和动热力系统，能够降低碳排放。在天然气制氢的情况下，采用“渣油加氢+催化裂解”工艺后，碳排放量会有所增加，主要是由于新装置生焦量较大。但如果使用绿氢替代天然气制氢，碳排放量可以降低，单位原油的碳排放强度也会下降。进一步结合绿电替代和电气化改造，经济效益方面，绿氢替代天然气制氢初期会导致炼油转型方案效益下降。但当绿氢价格降低或碳税增加时，内部收益率可以提高到10%以上。尽管绿氢替代能有效降低碳排放，但成本较高，对企业经济效益有影响。因此，需要开发低成本绿氢技术，并争取\在“双碳”目标的背景下，炼化工业面临着绿色低碳发展的迫切需求，同时也承担着高效消纳新能源和推动国家能源转型的重要任务。这一转型不仅关乎环境的可持续性，也是能源结构优化的炼化工业通过整合风能、太阳能、生物质能、核能和LNG冷能等清洁低碳能源，提升了新能源的应用比例，促进了能源消费结构向低碳化转变。这种多能融合策略有助于减少对传统化石能源的依赖，同时推动能源的多元化和清在原料使用上，炼化工业开始融合传统化石原料与生物质等新能源原料，重新设计和优化生产工艺流程。这一转型旨在实现更丰富的原料来源、更低的化石能源消耗和更少的污染物排放，同时高端化学品和化工新材料等高附加值产品。_多能融合发展