做好原料轻质化、过程低碳化、绿氢工业化等，推进石化产业降碳步伐。

　　党的二十大指出，积极稳妥推进“碳达峰、碳中和”，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施“碳达峰”行动。我国石化产业的结构决定了行业实现“碳达峰、碳中和”的不容易，煤化工的任务更艰巨。那么，石化产业“碳达峰”“碳中和”的可选路径有哪些?

　　原料轻质化

　　《2030年前碳达峰行动方案》特别强调的：引导企业转变用能方式，鼓励以电力、天然气等替代煤炭。调整原料结构，控制新增原料用煤，推动石化化工原料轻质化;《工业领域碳达峰行动方案》要求增强天然气、乙烷、丙烷等原料供应能力，提高低碳原料比重;合理控制煤制油气产能规模;推广应用原油直接裂解制乙烯;开发可再生能源制取高值化学品技术。

　　石化行业在可能的情况下逐步减少煤电和燃煤锅炉，相应地增加天然气发电量和蒸汽锅炉，逐步减少煤头合成氨和甲醇、增加天然气为原料的合成氨和甲醇的占比，电力、蒸汽锅炉等和煤化工行业的碳排放量就会大幅下降。以合成氨和甲醇为例，若由煤头改为气头，其碳排放强度分别下降1/3和62%。

　　石化产品原料轻质化最具代表性的产品是当前的轻烃裂解制烯烃，最具代表性的国家或区域要数北美和海湾地区。北美以美国为代表近十年来乙烯增量明显高于以往，而新增乙烯主要采用乙烷裂解工艺;海湾地区以沙特为代表，新增烯烃主要以油田伴生气为原料。

　　石化领域对沙特基础工业公司(SABIC)不陌生，SABIC成立的主要目的就是为了更好地利用石油伴生气资源生产烯烃、有机化学品和聚合物。以轻烃为原料(乙烷裂解制乙烯、丙烷脱氢制丙烯)制取烯烃，工艺流程短、投资省、产品纯度高，与石脑油裂解或其他途径所获得烯烃相比生产成本最低。

　　我国“十三五”以来已建成投产20套丙烷脱氢制丙烯装置，乙烷裂解制乙烯装置已投产6套，目前国内轻烃制乙烯占比还很低，而丙烷脱氢制丙烯约占我国丙烯总产能的20%。下一步，在科学论证轻烃来源和供应链安全以及经济竞争力的前提下，还可以慎重决策以轻烃为原料的烯烃装置建设。

　　过程低碳化

　　据测算，如果将目前的能耗强度降到0.38吨标准煤/万元GDP，碳排放强度可降低30%以上;如果我们的能耗水平达到今天日本的水平，在我国当前能耗总量不变的情况下，经济总量可再增加2倍。这就是党中央、国务院强调的强化能源消费强度和总量双控，坚持节能优先的能源发展战略的考量。

　　过程低碳化的另一条路径是生产过程的电气化，即用绿电代替煤电和气电，或者用绿电裂解代替传统的蒸汽裂解(巴斯夫、林德和SABIC正在合作攻关)、绿电驱动代替蒸汽透平等，也是目前国内外示范和探索的路径。

　　2021年，中石化石科院、北化院相继宣布开发成功原油直接制化学品技术。中海油在惠州大亚湾也经工业性试验，验证了自己的原油直接制化学品的新工艺。运行结果表明，原料进料、烯烃产出率都更有竞争力。实际上，国内外都在聚焦创新的天然气直接制烯烃(不经合成气)、合成气直接制烯烃(不经甲醇)、自然光直接分解水制氢(不经光伏发电)。2019年，我在带队访问美国西南研究院交流时解到，他们正在开展的碳氢化合物经薄膜反应器直接制取聚合物、煤炭经循环流化床反应器直接获得化学品等等。

　　这些已取得实验室成果、尚未工业化的研发创新都属于短流程创新的范畴，在不久的将来有些一定会实现工业化，为经济社会发展和碳达峰碳中和起到强大的推动作用。

　　废弃物资源化

　　“废弃物是放错了地方、未充分利用的资源。”过去令人头疼的废弃物，有些今天已成为宝贵的原料。如焦炉气、电石炉尾气过去大多放空，污染环境和生态，今天多用来制甲醇进而制烯烃及其材料或化学品，既保护了大气环境又为企业带来了效益。

　　磷铵生产过程的磷石膏也是如此。1吨磷铵产生6~7吨磷石膏，过去露天堆放，既占用土地，还因为含氟造成地下水污染。鲁北化工用于生产硫酸联产水泥解决了这一难题。磷石膏的主要成分是硫酸钙，以磷石膏为原料经煅烧得到硫酸和水泥，硫酸又用于磷铵生产酸解磷矿石工序，真正实现了循环经济，不仅消除了制约磷肥工业的瓶颈问题，而且获得了经济效益。

　　国内乙炔化工的电石渣问题也是一样。过去聚氯乙烯厂很头疼，现在大都通过电石渣制水泥实现了资源化再利用。这些废弃物的资源化利用，直接节省了天然石灰石的消耗量。

　　废弃塑料的资源化利用是国际社会广泛关注的。在诞生以后的一百多年的时间里，人们生产出共约83亿吨的塑料，其中60多亿吨被填埋或废弃，塑料污染已造成土壤、海洋和生态的严重危害，联合国环境规划署、世界塑料理事会等国际组织和很多化工公司把解决塑料污染作为重要议题。

　　生物可降解材料的确可以在一次性购物(包装)袋、地膜、快递、医用等领域替代原来的不可降解塑料，可生物基化学品和生物可降解材料因原料和加工使用性能而受限。废弃塑料的资源化利用是解决塑料污染现实而重要的途径。塑料的物理梯级循环利用是目前相对实用的路径;化学循环是实现废塑料高价值资源化利用的重要方法，也是当前化学家和化学工程师们聚焦攻关的重要课题。根据化学反应合成与分解、聚合与解聚的可逆性原理，化学循环技术上没有障碍，只是成本和代价问题，也就是回收再生后的塑料价格是高于还是低于新塑料的价格，即经济效益问题。

　　目前，有公司已经研发成功“甲醇分解技术”将废聚酯(PET)饮料瓶分解成对苯二甲酸甲酯和乙二醇单体，然后重新合成新的PET。巴斯夫正在研发的热裂解工艺，把废塑料热裂解为合成气或油品，用这种原料在路德维希港一体化基地再生产各种化学品或聚合物，其品质达到食品级。还有的公司通过聚酯再生技术或流化床气化技术，把低纯度、不易循环利用的废旧塑料气化，获得的合成气制取甲醇等，已取得了重要的阶段性成果。

　　日益严峻的塑料污染问题终会被解决。可仅仅有成熟的技术是不够的，还需要政策的推动与支持、经济竞争力以及人们的共识和全球的行动。

　　产业集群化

　　产业集群化发展是党中央提出培育现代产业集群的战略部署。建设现代化产业集群是推动高质量发展、全面提高经济整体竞争力的必然要求，是推动我国经济发展焕发新活力、迈上新台阶的必然选择。石化产业的布局基地化、园区化、装置大型化、炼化一体化和产业集群化，也是发达国家成功的实践。新加坡裕廊岛、巴斯夫路德维希港、比利时安特卫普石化基地、沙特朱拜勒工业城以及东京湾、墨西哥湾石化产业集群等已经成为原料互供、产业链协同、能源和公用工程共享的世界级标杆。我国已认定的石化园区有600多家，尤其是国家重点布局了沿海的“七大石化基地”和煤炭资源富集区域的“四大现代煤化工示范区”。

　　依托这样的基础和布局，立足石化产业的现有规模和未来高质量发展，《全国石化园区“十四五”发展规划和2035远景展望》提出：组织实施“五项重点工程”，重点培育“五大世界级石化产业集群”，到“十四五”末，环渤海湾、杭州湾、海西湄洲湾、泛大亚湾沿海“四大世界级石化产业集群”和“能源金三角现代煤化工产业集群”初具轮廓，力争2035年形成国际水平的“五大世界级石化产业集群”，成为石化强国的重要基础和强力支撑。

　　推进现代产业集群化发展，原料上下游互供、产品链协同延伸、能源集中供应、“三废”集中处理，实际效果就是减少了原料和能源消耗、缩短了运输距离，直接或间接地大幅减少碳排放。

　　产业集群化和规模化以后，当产业集聚度开始显现时，产品链就丰富了，产业集群化效果就更加明显了。如果每一个基地、每一个园区，甚至每一套生产装置、每一条产品链，都能发挥出最充分的效果，不仅节省资源、降低排放，而且会产出最大化、效益最大化。这就是《工业领域碳达峰实施方案》中提出的：打造绿色低碳工业园区，通过“横向耦合、纵向延伸”，构建园区内绿色低碳产业链条，促进园区内企业采用能源资源综合利用生产模式。到2025年，通过已创建的绿色工业园区实践形成一批可复制、可推广的碳达峰优秀典型经验和案例。

　　绿氢工业化

　　绿氢的工业化不仅是技术方面实现工业化和规模化，而且是经济上具有竞争力。炼化一体化装置、煤化工装置目前所需的氢气，国内多用煤制氢、发达国家主要采用天然气制氢。

　　不论是煤制氢还是天然气制氢都有二氧化碳排放，而绿氢就不存在碳排放问题。有条件的园区和化工基地与轻烃裂解的副产氢耦合是不错的选择。一套60万吨/年的丙烷脱氢装置副产氢的量在2万~3万吨/年。目前，很多副产氢用作锅炉燃料既是无奈之举，也是浪费。

　　煤化工产业与绿氢的耦合应当成为中国石化产业重点探索的路径。煤化工的主导产品有合成氨、甲醇等，煤制烯烃目前也是先合成甲醇再制烯烃。如果绿氢的经济性过关，为了解决气化炉刚出来的合成气碳多氢少的矛盾，不采用传统的蒸汽变换、不把一氧化碳变成二氧化碳，而是采用补充绿氢的方法来调碳氢比，就大大降低了二氧化碳的排放量。这就是《工业领域碳达峰实施方案》提出的：鼓励有条件的地区利用可再生能源制氢，优化煤化工、合成氨、甲醇等原料结构。

　　绿氢的工业化核心在创新。目前的化石资源制氢、电解水制氢、甲醇分解制氢等方法，从碳排放和经济角度看都难以满足新能源大量用氢的要求，工业副产氢可以做局部区域示范性应用。巴斯夫自2010年起就在研究甲烷直接裂解制绿氢，与目前的天然气经合成气制氢不同，根据甲烷的分子结构、采取直接裂解技术，制取氢气和固体碳，不排放任何温室气体。

　　另一个完全不排放温室气体获取氢的方法是阳光分解水制氢，科学家预测它的最终成功才是氢作为清洁能源实现的一天。目前，国际国内都在研发与创新这一技术。三菱化学、东京大学以及中国科技大学等都取得了较好的阶段性成果。

　　责任编辑：郑 丹