现代煤化工碳中和路径和方案(3)

统计各子行业的排碳结构可知，现代煤化工全行业二氧化碳中，约33%来源于化石燃料燃烧排碳，约3.5%来源于外购电、热间接排碳，约63.5%来源于工艺过程排碳，工艺过程排碳主要是变换工序产生的CO2，在低温甲醇洗脱碳工序排放。

3现代煤化工产业碳减排、碳中和方案探讨

3.1深入推动产业结构调整

我国甲醇生产原料路线包括三类:煤炭、天然气和焦炉气，煤制甲醇是我国甲醇生产的主要途径。近年来，随着大型煤气化技术和大型甲醇合成技术的成熟，煤制甲醇原料煤种得到扩大，装置规模不断提升，工艺技术逐渐完善，能耗和污染物排放大幅下降，以煤为原料的甲醇产能快速增加，在原料结构中的比重不断上升。特别是以煤制烯烃为代表的大型上下游一体化项目的建设，使我国煤制甲醇规模和技术达到世界先进水平。但产能在30万t/a以下和采用非大型气流床气化工艺的仍有约30%的产能。大型化装置的能耗水平显著降低，产业结构调整带来的能耗和排碳系数降低仍有较大的潜力。

煤制乙二醇2000年以来发展迅速，技术也从一代技术发展到了三代技术。经过多年的发展，一些能耗高、装置规模小的产能已成为落后产能，未来随着技术的进步，有必要进行优化升级，降低能耗和排碳水平。

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3.2存量企业持续推进系统优化，实现节能减排

我国现代煤化工多数工厂已具备安、稳、长、高生产能力，“十四五”期间，应继续推动已建成的现代煤化工工厂优化完善，实现满负荷条件下的连续、稳定、安全、清洁生产运行，降低生产成本，提高生产运行管理水平，积极改善生产经济性。运用智能化、工业物联网技术和高级分析工具，深入分析、加大力度管控现代煤化工生产过程，进一步提高工厂运行效率，提升核心技术指标，提高目标产品收率，降低能耗、水耗和污染物排放。

3.3探索工艺过程降碳新途径

现代煤化工产业碳排放中约60%以上来自于工艺排放，主要是通过变换净化工序排放。变换是为了将合成气中的CO变换为H2，以调节后续合成反应的H2/CO比。从煤气化中获得合成气中的C元素，有相当一部分通过后续变换生成CO2排放到了大气中。所以，工艺过程中降低变换比或者不变换，将大大降低工艺过程的CO2排放。

(1)与低碳原料制备的富H2气互补。单纯以天然气为原料生产甲醇合成气很容易得到较多的氢气，而碳源需从烟道气回收或通过二段转化来实现。而以煤为原料生产甲醇合成气的氢气较少，需要进行CO变换，同时需脱除CO2并直接放空。采用煤和天然气联合造气工艺，充分考虑两种原料的特点，结合两种原料生产合成气的优势，实现碳氢互补。通过降低粗煤气中CO变换深度，甚至取消CO变换工序，从而节省粗煤气CO变换和脱除CO2过程中消耗的额外能量，降低单位产品能耗，减少温室气体CO2的排放。

(2)绿H2用作补氢原料。现代煤化工与可再生能源制氢的深度结合，将来可能是化工行业生产化工品的重要理想路径。如果不发生变换反应，煤气化后进入合成气中的C只有少量CO2(煤气化过程中产生)在后续工序排放，大部分都通过合成反应进入产品。后续合成反应所需要的H2大部分由可再生能源制氢补充，这样可以做到工艺过程基本不排放CO2。

目前，由于可再生能源制氢的成本问题，还不能大规模应用于这一过程，但随着技术的进步，碳中和的形势驱动，未来这一过程有望得到规模化应用，从而实现现代煤化工的大幅降碳。

3.4提高电力驱动的比例

化石燃料燃烧排放的CO2约占现代煤化工产业排碳量的30%，主要排放源来自为煤化工工艺装置提供动力蒸汽、热源和自发电而配套建设的锅炉装置。目前，大多数企业从经济性的角度选择蒸汽驱动工艺装置的大型压缩机，从而增大了燃煤消耗。实际上，工艺装置中此类压缩机可以选择电力驱动。

未来，在碳中和的大背景下，我国的电力结构将发生深刻变革，据全球能源互联网发展合作组织发布的《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》预测，2025年我国煤电达峰，2050年清洁能源发电占比超过80%，2060年煤电装机有望全部退出。因此，现代煤化工产业进一步提高电力驱动的比例，实际上是增加了应用绿电的比例，可大大降低燃料煤的消耗，进而实现燃料端的大幅碳减排。

3.5碳捕集和再利用

CCUS技术作为CO2减排重要措施之一，其发展潜力可期。从驱油封存角度考虑，我国约有100亿t石油地质储存量适宜于CO2驱油，预期可增采7亿～14亿t;全国的枯竭油气田、无商业价值的煤层和深部咸水层的CO2封存潜力较大。综合考虑我国“富煤、贫油、乏气”的资源存储状况及全球能源低碳转型的不可逆趋势，加快CCUS产业发展是支撑国家能源安全的必然选择。我国当前需要进一步积累经验，逐步提高CCUS技术水平，促进其成本下降，为实现CCUS的长期商业化应用做好准备。

文章来源：《现代化工》 网址: http://www.xdhgzzs.cn/zonghexinwen/2022/0422/1849.html