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化(hua)(hua)工(gong)行(xing)業(ye)碳(tan)(tan)排放每年13億噸，占全國(guo)碳(tan)(tan)排放13%，高碳(tan)(tan)重(zhong)點行(xing)業(ye)之一,未來有(you)望納入(ru)碳(tan)(tan)市場。研究報告顯(xian)示,中(zhong)國(guo)化(hua)(hua)工(gong)行(xing)業(ye)零碳(tan)(tan)轉型(xing)面(mian)臨3大挑戰(zhan)、3大機會和7大路(lu)徑,并(bing)分析了經濟成(cheng)本、路(lu)線圖與(yu)三(san)種生產(chan)(chan)模式。化(hua)(hua)工(gong)行(xing)業(ye)碳(tan)(tan)減排可從消(xiao)費(fei)側和供給側入(ru)手,路(lu)徑包括(kuo)消(xiao)費(fei)減量、產(chan)(chan)品(pin)高端(duan)化(hua)(hua)、終端(duan)替代、效率提升、燃料替代、原(yuan)料替代、末端(duan)處(chu)理(li)等十個方(fang)面(mian)。從技術(shu)方(fang)案看(kan)，在化(hua)(hua)工(gong)產(chan)(chan)品(pin)生產(chan)(chan)中(zhong)，可從原(yuan)料低(di)(di)碳(tan)(tan)、燃料低(di)(di)碳(tan)(tan)和系統節能三(san)個維度考慮碳(tan)(tan)減排。從經濟性(xing)看(kan)，綠(lv)氫、CCS等顛(dian)覆性(xing)技術(shu)的成(cheng)本下降將(jiang)使化(hua)(hua)工(gong)低(di)(di)碳(tan)(tan)、零碳(tan)(tan)生產(chan)(chan)的成(cheng)本競爭力將(jiang)大大提升。

路徑一：消費減量

消(xiao)費減(jian)(jian)量(liang)(liang)可以從(cong)源頭降低能(neng)(neng)(neng)耗(hao)和(he)碳排放，不同(tong)產品的(de)(de)消(xiao)費減(jian)(jian)量(liang)(liang)潛能(neng)(neng)(neng)不同(tong)。如甲(jia)醇(chun)和(he)合成氨在(zai)交(jiao)通運輸中對傳統燃料(liao)的(de)(de)替代;而(er)在(zai)部分傳統領域，尤其是高(gao)耗(hao)能(neng)(neng)(neng)高(gao)污(wu)染行業,消(xiao)費減(jian)(jian)量(liang)(liang)的(de)(de)潛能(neng)(neng)(neng)更大，如甲(jia)醇(chun)下(xia)(xia)游甲(jia)醛(quan)制膠板、合成氨下(xia)(xia)游尿素制化肥、乙烯下(xia)(xia)游制塑(su)料(liao)等，都(dou)會(hui)隨著(zhu)經(jing)濟結構(gou)的(de)(de)變化、循環經(jing)濟的(de)(de)深入和(he)生活習慣的(de)(de)改變有一定的(de)(de)下(xia)(xia)探空(kong)間(jian)。提高(gao)廢塑(su)料(liao)回收率、增加(jia)化肥利用(yong)率和(he)優化建(jian)筑(zhu)行業材料(liao)都(dou)會(hui)促(cu)進消(xiao)費減(jian)(jian)量(liang)(liang)。

路徑二：產品高端化

產(chan)(chan)(chan)(chan)品高(gao)端化可(ke)有效(xiao)淘汰落后產(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)和優化低(di)(di)端產(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)，降低(di)(di)行(xing)業(ye)能(neng)耗(hao)和碳排(pai)放。中國(guo)的(de)化工產(chan)(chan)(chan)(chan)業(ye)的(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)量和產(chan)(chan)(chan)(chan)能(neng)均處世界前列，但是在(zai)高(gao)端產(chan)(chan)(chan)(chan)品的(de)產(chan)(chan)(chan)(chan)業(ye)鏈上仍然存在(zai)技術(shu)(shu)受制于發(fa)達國(guo)家的(de)問題。以(yi)烯(xi)烴(jing)(jing)行(xing)業(ye)為(wei)例，整體(ti)上同質化嚴重,且主要集(ji)中在(zai)世界石化產(chan)(chan)(chan)(chan)業(ye)鏈的(de)中低(di)(di)端，高(gao)端高(gao)性能(neng)聚(ju)烯(xi)烴(jing)(jing)產(chan)(chan)(chan)(chan)品關鍵技術(shu)(shu)短缺。國(guo)內烯(xi)烴(jing)(jing)產(chan)(chan)(chan)(chan)業(ye)仍然有較高(gao)的(de)當(dang)量進口量,進口產(chan)(chan)(chan)(chan)品集(ji)中于以(yi)茂金屬聚(ju)乙烯(xi)為(wei)代表的(de)高(gao)端聚(ju)烯(xi)烴(jing)(jing)產(chan)(chan)(chan)(chan)品。聚(ju)甲醛等工程塑料產(chan)(chan)(chan)(chan)品產(chan)(chan)(chan)(chan)業(ye)鏈也有很(hen)大的(de)深度發(fa)展(zhan)潛質。

路徑三：終端替代

在(zai)(zai)(zai)滿(man)足服(fu)務功(gong)能的(de)(de)(de)同時，化工(gong)產(chan)品在(zai)(zai)(zai)終(zhong)端應(ying)用上可(ke)以由更環(huan)保(bao)的(de)(de)(de)產(chan)品提供。如(ru)在(zai)(zai)(zai)材(cai)(cai)料(liao)上,可(ke)以通過生(sheng)物(wu)基(ji)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)發展(zhan)和(he)推(tui)(tui)廣(guang)進行(xing)替代。根(gen)據Nova Institute的(de)(de)(de)報告(gao), 2020年全(quan)球(qiu)生(sheng)物(wu)基(ji)塑(su)料(liao)等(deng)結構高分子材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)產(chan)量為420萬噸(dun)，為化石資(zi)源基(ji)產(chan)量的(de)(de)(de)1%。生(sheng)物(wu)基(ji)結構高分子材(cai)(cai)料(liao)年復合增(zeng)長率(lv)高達8%，并預計(ji)在(zai)(zai)(zai)未來五(wu)(wu)年持續增(zeng)長。中國生(sheng)物(wu)基(ji)化學(xue)品研究起步(bu)較晚，但(dan)在(zai)(zai)(zai)“十二五(wu)(wu)”國家科技支撐(cheng)計(ji)劃中，生(sheng)物(wu)基(ji)材(cai)(cai)料(liao)和(he)生(sheng)物(wu)基(ji)化學(xue)品被(bei)列為研究核心，下游(you)材(cai)(cai)料(liao)應(ying)用和(he)商業模式的(de)(de)(de)發展(zhan)獲得(de)大力推(tui)(tui)動。各省政策要(yao)求(qiu)限(xian)制和(he)禁止不可(ke)降(jiang)解塑(su)料(liao)的(de)(de)(de)使用，也將推(tui)(tui)動可(ke)降(jiang)解生(sheng)物(wu)基(ji)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)推(tui)(tui)廣(guang)。

路徑四：效率提升

化(hua)工反(fan)應(ying)大多在高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓(ya)催化(hua)劑(ji)的(de)(de)反(fan)應(ying)條件下進(jin)行，因此對于能(neng)源消(xiao)耗有較高(gao)(gao)的(de)(de)要求，有效(xiao)管理熱(re)能(neng)、催化(hua)劑(ji)高(gao)(gao)效(xiao)化(hua)等都是提高(gao)(gao)能(neng)效(xiao)的(de)(de)有效(xiao)方法(fa)。蒸(zheng)汽再壓(ya)縮等熱(re)能(neng)管理技術(shu)可(ke)提高(gao)(gao)熱(re)能(neng)利用效(xiao)率，新型催化(hua)劑(ji)的(de)(de)應(ying)用可(ke)以降低(di)化(hua)學反(fan)應(ying)所需的(de)(de)溫度，從(cong)而減(jian)少能(neng)源消(xiao)耗，降低(di)碳排放(fang)。例如，林德公司的(de)(de)EDHOX技術(shu)可(ke)將烯烴(jing)蒸(zheng)汽裂解的(de)(de)反(fan)應(ying)溫度從(cong)870℃降低(di)到400℃以下，該技術(shu)已在德國開展試點項目(mu)。

路徑五：燃料替代-電加熱

電(dian)(dian)氣化(hua)(hua)(hua)是(shi)替代化(hua)(hua)(hua)石(shi)能(neng)(neng)源的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)手段(duan),化(hua)(hua)(hua)學(xue)反應(ying)中(zhong)的(de)(de)(de)溫(wen)度壓力(li)(li)(li)(li)要(yao)(yao)求大(da)多可通過以電(dian)(dian)為能(neng)(neng)源的(de)(de)(de)反應(ying)器達(da)到，例如電(dian)(dian)裂(lie)解(jie)爐可以作為制(zhi)取烯烴的(de)(de)(de)反應(ying)器。巴斯夫、沙特基礎工業(ye)和林德公司(si)正在(zai)共同(tong)開發(fa)推廣(guang)(guang)電(dian)(dian)加熱(re)蒸汽裂(lie)解(jie)爐,并計劃2025年實現商業(ye)化(hua)(hua)(hua)。現階段(duan),電(dian)(dian)裂(lie)解(jie)技術(shu)(shu)發(fa)展的(de)(de)(de)瓶頸主(zhu)要(yao)(yao)來自電(dian)(dian)網(wang)、設備(bei)、電(dian)(dian)加熱(re)效(xiao)率(lv)等(deng)。使用綠(lv)電(dian)(dian)進行電(dian)(dian)加熱(re)對該技術(shu)(shu)環境屬性(xing)的(de)(de)(de)提升至關重(zhong)要(yao)(yao)，目前(qian)中(zhong)國(guo)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)結構以煤電(dian)(dian)為主(zhu)，電(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)碳排放較高。隨(sui)著新(xin)能(neng)(neng)源推廣(guang)(guang)和綠(lv)電(dian)(dian)市(shi)場化(hua)(hua)(hua)交易提升，零碳電(dian)(dian)力(li)(li)(li)(li)將可為化(hua)(hua)(hua)工脫(tuo)碳提供重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)綠(lv)色能(neng)(neng)源。

路徑六：燃料替代-生物質

生(sheng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)資(zi)源包含秸稈、畜禽(qin)糞便、林業廢棄物(wu)等(deng),工(gong)(gong)業利用(yong)的(de)生(sheng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)多(duo)為(wei)生(sheng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)天然氣或生(sheng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)液(ye)體燃(ran)(ran)(ran)料(liao)。生(sheng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)以燃(ran)(ran)(ran)燒的(de)形式供熱，與傳(chuan)統的(de)化工(gong)(gong)加熱爐差異較(jiao)(jiao)小。目前生(sheng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)技術(shu)較(jiao)(jiao)為(wei)成(cheng)熟,但是(shi)經濟性和(he)資(zi)源可(ke)得性受限。為(wei)了緩解(jie)原(yuan)料(liao)資(zi)源性問題(ti)，以埃克森(sen)美孚(fu)為(wei)代(dai)(dai)表的(de)公(gong)司(si)和(he)科研機(ji)構,投(tou)資(zi)研發以非(fei)糧食為(wei)原(yuan)料(liao)的(de)第二代(dai)(dai)生(sheng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)。國內(nei)的(de)生(sheng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)發展(zhan)前景、以及是(shi)否有充足的(de)生(sheng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)用(yong)于化工(gong)(gong)行業，取(qu)決于未來(lai)的(de)政(zheng)策指引、市場情況和(he)第二代(dai)(dai)生(sheng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)的(de)技術(shu)進展(zhan)。

路徑七：燃料替代-氫能

氫能(neng)是理想的(de)(de)(de)清潔能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)，燃(ran)燒(shao)后僅生成水，且可(ke)滿足特定化(hua)學(xue)反應需(xu)要的(de)(de)(de)較高溫度。陶氏化(hua)學(xue)與生態催化(hua)技術公司和(he)西南研(yan)究院(yuan)就“氫氣(qi)燃(ran)燒(shao)與節能(neng)乙(yi)烯生產的(de)(de)(de)集成”進行(xing)(xing)合(he)作(zuo)。未(wei)來氫能(neng)在化(hua)工的(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)應用主要集中在溫度需(xu)求較高、電爐很難高效率(lv)運行(xing)(xing)的(de)(de)(de)場景，或在氫資源(yuan)(yuan)(yuan)條件較好的(de)(de)(de)情況下(xia)作(zuo)為加熱燃(ran)料的(de)(de)(de)主要能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)或靈活性能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)。

路徑八：原料替代—綠氫和Power-to-X (PtX)

綠氫(qing)的(de)(de)(de)應(ying)用可以(yi)有效地解決傳(chuan)統化(hua)(hua)(hua)石能源原料碳(tan)氫(qing)比偏高的(de)(de)(de)問題。以(yi)煤化(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)為(wei)例，煤炭(tan)與水(shui)通過水(shui)煤氣變換反應(ying)生產合成(cheng)氣制取甲醇，由于原料煤碳(tan)組(zu)分(fen)偏高，部(bu)分(fen)碳(tan)以(yi)二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)形(xing)式排放。如(ru)果利用綠氫(qing)將這(zhe)部(bu)分(fen)碳(tan)加以(yi)利用，將會最大化(hua)(hua)(hua)降低(di)(di)化(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)反應(ying)過程的(de)(de)(de)碳(tan)排放。而(er)PtX技術(shu)則大幅降低(di)(di)對化(hua)(hua)(hua)石資源的(de)(de)(de)依賴，利用空氣中或者工(gong)(gong)業捕(bu)捉(zhuo)的(de)(de)(de)二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)，與綠氫(qing)結合制取化(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)產品(pin)。綠氫(qing)和PtX都已有相關(guan)的(de)(de)(de)試(shi)點,如(ru)何(he)通過技術(shu)革新和政策指引降低(di)(di)成(cheng)本,將成(cheng)為(wei)未來發展的(de)(de)(de)關(guan)鍵。

路徑九：原料替代-生物質

生(sheng)物質(zhi)的(de)化工(gong)原料(liao)利(li)用多以乙醇為中(zhong)間體,制(zhi)(zhi)取(qu)乙烯等高(gao)附(fu)加(jia)值化學(xue)品。生(sheng)物質(zhi)制(zhi)(zhi)乙醇的(de)技術成(cheng)熟,在部分資源豐富(fu)的(de)國家地區經濟性尚(shang)可，且乙醇制(zhi)(zhi)乙烯轉化率高(gao)。中(zhong)國生(sheng)物質(zhi)資源較為乏(fa)，且未來發展路徑(jing)尚(shang)不明(ming)晰，大規模(mo)獲取(qu)生(sheng)物質(zhi)原料(liao)存(cun)在難度(du)，生(sheng)物質(zhi)制(zhi)(zhi)化工(gong)品的(de)成(cheng)本可能長(chang)期(qi)處于(yu)較高(gao)水平。

路徑十：末端處理

對于經過原料、能源等不同維(wei)度(du)的(de)(de)碳(tan)(tan)減排仍然剩余(yu)的(de)(de)碳(tan)(tan)排放,負碳(tan)(tan)技術(shu)將成(cheng)為支撐全(quan)面脫碳(tan)(tan)的(de)(de)末端處(chu)理手段。CCS(碳(tan)(tan)捕(bu)集(ji)與封(feng)存(cun))將捕(bu)集(ji)的(de)(de)二氧化碳(tan)(tan)處(chu)理壓縮(suo)并(bing)注(zhu)入地下(xia)的(de)(de)油氣(qi)田或咸水層，并(bing)永久封(feng)存(cun)在地下(xia)。為提(ti)高(gao)(gao)經濟性(xing)，中短期的(de)(de)CCS可以(yi)與成(cheng)熟油氣(qi)田EOR (提(ti)高(gao)(gao)采收率)相(xiang)結(jie)合,而(er)長期應以(yi)咸水層封(feng)存(cun)為主以(yi)提(ti)高(gao)(gao)封(feng)存(cun)量。

作者(zhe)：李抒苡、薛雨軍、王(wang)珮珊