发展碳捕捉及利用
能源转型委员会和IEA等数家机构一致指出,化工属于最难脱碳的行业之一,即如果不采用CCS,行业几乎不可能实现净零排放,且最终摆脱不了成本升高的结局。
CCS是目前应用极为广泛的二氧化碳处理技术之一,操作简单且效果比较好。根据全球碳捕集与封存研究院的数据,截至2020年底,全世界有65个商业CCS设施,利用CCS技术捕集的二氧化碳总量每年约4000万吨;中国共有18个捕集项目在运行,二氧化碳捕集量约170万吨。2021年1月21日,国内最大规模15万吨/年二氧化碳捕集和封存全流程示范工程在国华锦界电厂正式受电一次成功,全面进入调试阶段。
产业高端+工艺降碳
煤化工方面。煤炭多联产是贯彻低碳措施之一,可将高价值的组分分离出来实现高端利用,高品位的能源进行梯级利用,高化学活性组分进行分别利用,以实现煤炭资源的最佳利用。例如,通过将煤中复杂大分子化合物定向裁剪、转化,选择性地拆断分子共价键,可获得大量的高价产品,如不同取代基、不同芳环芳烃、含侧链的环烷烃、长链脂肪酸及酯等精细化学品。
在煤气化过程中,改造煤化工生产流程及生产工艺,降低碳排放量。一是可使用二氧化碳代替氮气作为传输介质,实现废气的二次利用,有效降低二氧化碳的排放量;二是煤化工厂可利用合成气技术,煤与富含氢气的气体共同气化可提高合成气中的碳氢比例,进一步提升氢气的利用率,控制能量损耗与二氧化的碳排放量;三是可以利用冗余的氢气能源变废为宝,控制二氧化碳的排放量。在制备甲醇时,氮气大量积存在反应器中会影响反应器的效率。在合成过程中,需要释放驰放气维持动态反应平衡,而驰放气的直接燃烧会造成大量的氢气能源损耗。对此,可以利用膜分离技术回收氢气实现循环利用,以降低能源损耗,减少碳排放量。
发展绿氢化工
通过可再生能源制氢技术耦合煤气化工艺生产燃料和化学品,可实现煤化工过程的碳氢平衡,取消传统煤化工直接碳排放的源头——水煤气变换工艺,大幅提高了煤炭利用过程的能效和碳效,并使碳排放显著下降。经济性分析表明,可再生能源复合耦合煤气化工系统将在未来可再生能源价格下降和碳税征收的背景下具有显著竞争力。