企业是减碳的关键主体。发达国家跨国企业在减碳方面起步早,推出了一些创新举措,积累了一些良好的经验,并明确提出2050年实现“净零”排放的目标。本文选择了国际化工巨头巴斯夫、陶氏,从技术创新、资源综合利用、能源结构、碳管理等方面系统总结了低碳发展历程中的创新举措,以期为我国石化化工企业绿色低碳发展提供借鉴。
一、巴斯夫低碳发展历程及创新举措
巴斯夫迄今已有150多年历史,作为行业领先的化工巨头,在全球拥有6个一体化基地和241个生产基地,生产近万种化学品及材料,业务涵盖化学品、中间体、特种材料、功能性产品和农业解决方案等。长期以来,企业一直秉承“创造化学新作用—追求可持续发展的未来”的宗旨。早在20世纪70年代,巴斯夫便提出了“责任关怀”,自觉履行环境保护的社会责任;90年代成立可持续发展部门,建立可持续发展评价指标体系,积极树立“绿色企业”形象;21世纪初,随着温室气体排放迅速增加、全球气候变暖问题突出,企业从产品、技术等方面采取了一系列减碳举措,多次入选“碳排放绩效领导者指数”,实现减碳和效益双赢。
强化绿色低碳产品开发:提高绿色低碳、可持续产品比重,加大研发投入。巴斯夫每年将一半的研发支出用于保温隔热材料、汽车轻量化材料、高性能电池材料、风电材料、零碳排材料等低碳环保、可持续产品研发,该类产品销售额占企业总销售收入比重由2009年的10%提高到2021年的31%。建筑和汽车用节能减排材料是巴斯夫的两大拳头产品。早在1951年,巴斯夫开发了高效保温隔热代表性材料白色聚苯乙烯泡沫Styropor?誖;1964年推出绿色保温板Styrodur?誖;1997年通过添加石墨珠粒将初代产品保温性能提高20%,推出升级款Neopor?誖;到2019年,三大系列产品每年帮助建筑领域减少6200万吨碳排放。2022年,又推出全球首款零碳排放异氰酸酯(MDI)。此外,企业加大汽车催化剂、轻量化材料研发,2009年推出的SCR选择性还原催化剂可将汽车氮氧化物排放量减少60%以上。2010年以来,又相继开发了高性能聚酰胺、聚氨酯、尼龙、聚醚砜等工程塑料,以及碳纤维/玻璃纤维增强材料、UltracomTM热塑性复合材料等,推动以塑代钢。
加强资源综合循环利用:推进一体化的基地建设,加强塑料回收利用。20世纪70年代,巴斯夫开始实施一体化发展战略,通过装置互连高效利用生产过程中的副产品及废热,充分发挥协同效应节约原料和能源、降低排放。至今已在全球建成6个一体化基地(包括中国南京),一体化生产模式使得电力、蒸汽等能源消耗降低92%,生产废料和排放物减少90%以上,运行成本每年节约10亿欧元。在建的湛江新型一体化基地,将最大限度采用智能制造、可再生能源电气化生产,实现产品碳足迹最小化。近年来,巴斯夫还致力于通过化学回收打造塑料闭环。2018年,企业启动“化学循环”项目,通过开发新型催化剂将混合塑料废弃物转化为热解油二次原料,首次实现了利用化学回收塑料生产乙烯和丙烯。
推动能源结构低碳转型:提高能源利用效率,提升可再生能源占比。巴斯夫依靠高效的热电厂、燃气轮机和蒸汽轮机等节能技术装备不断提高能效,并加强能源管理,持续改善工厂能效。2005年,巴斯夫开始建立热电联产(CHP)发电厂供应电力和蒸汽,提升总燃料效率至90%。到2018年,已建成25家热电联产燃气涡轮发电厂,每年节省1310万兆瓦时化石燃料,减少260万吨碳排放。2016年,在全球多个生产基地实施ISO 50001认证的能源管理系统,分析、评估和改进能源绩效。与此同时,巴斯夫积极利用可再生能源电力,2019年在欧洲、北美和亚洲的23处工厂开始使用可再生能源电力,到2021年,全球生产基地可再生能源电力占比达到16%。同时,企业加大关键设备和发电装置改造,一是对关键设备裂解炉进行电气化改造,改造后减碳量将高达90%;二是对自有燃气和蒸汽轮机发电厂进行改造,使其可利用可再生能源供电。
建设绿色供应链体系:以碳足迹为抓手,强化供应链碳管理。巴斯夫自1996年开始评估产品全生命周期的生态效益,以此为基础逐步建立了产品碳足迹核算体系,量化控制供应链碳足迹,优化供应链节能减排。2005年,企业对从原料到产品离厂全过程能耗及二氧化碳排放进行详尽调查,通过持续监测,于2008年作为全球首家发布了企业全面的生产运营碳平衡结果,并于2021年公布了全部4.5万款产品的碳足迹。通过对碳足迹详细的分析、调查、核算,巴斯夫产品70%碳足迹来自原材料。企业还提出加强绿色供应链管理、降低全产业链碳排放。2006年,巴斯夫发起“巴斯夫+1家供应商+1个客户+1个物流服务供应商”的“1+3”企业社会责任项目,与上下游合作制定节能减排解决方案;2021年,开展供应商二氧化碳管理计划,向供应商提供产品碳足迹评估方法和工具,与其共同确定减少温室气体排放的杠杆和目标。
二、陶氏低碳发展历程及创新举措
作为世界第二大化工企业,陶氏在35个国家和地区运营201家工厂,产品系列达7000多种。曾连续13次入选道琼斯可持续发展指数榜单,被评为全球化工行业的“可持续发展领导者”。长期坚持低碳发展为陶氏带来巨大“绿色”利润,2021年销售额为550亿美元,净利润95亿美元,相比2010年,在销售额基本不变条件下实现利润率翻四番。
强化绿色低碳产品开发:致力于研发建筑节能、汽车轻量化产品,积极布局生物化工产业。陶氏持续开发保温隔热、新型轻质材料及其配套材料,已成为全球建筑业和汽车业公认的领先公司。在建筑领域,企业1944年发明的舒泰龙TM挤塑聚苯乙烯,被广泛用作墙体和屋面隔热板。到2008年,使用该保温材料每年节约能耗成本近100亿美元,减少温室气体排放达企业总排放量的7倍。在汽车领域,自2014年,企业陆续推出结构胶、结构泡沫、环氧系统和碳纤维及衍生品等一系列汽车轻量化材料及解决方案,与汽车厂商合作开发低能耗汽车。与此同时,陶氏积极利用生物质材料替代化石基原料,发展可再生产品业务。2000年,企业开发由天然植物糖制成的新型谷物塑料;2012年,运用生物乙醇制乙烯技术建成全球首套完全一体化的可再生原料制合成树脂装置;2019年,采用木材基可再生石脑油制备塑料,加快可再生塑料制品的商业化进程。
加强资源综合循环利用:实施专项奖励计划,推进塑料再生资源高值化利用。陶氏自1986年开始实施Waste Reduction Always Pays(WRAP)专项计划,奖励团队和个人研发废弃物循环利用技术,以此为基础布局塑料循环经济,从初级回收逐步实现再生利用产业化。2013年,企业建设了遍及全美的废物回收设施,从非再生塑料中回收能源和化学品;2019年,推出首个塑料消费后回收再利用产品AGILITYCE新型树脂,回收塑料使用比例达70%;2021年,建造全球首个商业级塑料回收工厂,采用HydroPRSTM超临界蒸汽分解塑料,可实现碳排放减半。预计到2030年,陶氏将回收再利用100万吨塑料。
推动能源结构低碳转型:注重能效提升,加大清洁能源开发利用。自1994年,陶氏持续加大资金投入用于提升电厂、化工厂能源效率等一系列改进项目,大幅降碳的同时显著节约能耗成本。到2010年,企业累计投资20亿美元,减少碳排放约9000万吨,节约成本超94亿美元,接近投资额的5倍。近年来,陶氏不断扩大可再生能源电力和氢能的应用,已成为全球可再生能源使用量最多的企业之一。2020年,企业与壳牌合作开发电裂解技术,利用可再生电力替代化石燃料加热蒸汽裂解炉;与生态催化技术公司和美国西南研究院合作“氢气燃烧与节能乙烯生产的集成”项目,以集成流化床氢气燃烧技术取代传统蒸汽裂解技术,将减少80%碳排放。
推进绿色低碳生产:过程控制和末端治理相结合,加强低碳技术创新。针对碳排放量大的工艺环节,陶氏不断研发推广低碳减排技术,削减生产过程碳排放。自2009年起关注低碳发泡技术研发,相继开发出PASCAL真空发泡、微发泡等新一代绿色环保发泡技术,不断降低产品碳足迹;2019年,与巴斯夫、科思创等联合成立低碳排放技术合作创新计划(LCET)公司,重点针对化学温室气体排放源最大的工艺环节——蒸汽裂解生产烯烃工艺、基于甲烷或水制氢的合成氨生产工艺,开发减排技术。为加强末端碳排放治理,陶氏率先布局二氧化碳回收利用,早在2008年就与阿尔斯通合作通过胺洗涤工艺从低压烟道废气中回收二氧化碳,并于2015年配置碳捕获系统实现商业化。
三、几点启示
加强核心技术攻关,提升绿色低碳产品供给。一是强化企业创新主体地位。充分利用节能减排国家专项资金、省市节能减排专项资金,成立石化化工行业节能减排创新基金,加大企业绿色低碳创新激励力度,支持企业整合科研院所、高校、上下游等力量建立市场化运行的绿色技术创新联合体。二是突破关键共性技术。加快突破以绿色电力为动力的新型加热炉技术、二氧化碳捕集技术、绿色二氧化碳化工利用技术等新技术,开发低成本、高收率、超低排放生产工艺,优化装置设计和工艺流程,应用热电联产装置、全球能源管理系统。三是提升绿色低碳化工产品比重和质量。围绕新能源汽车、绿色低碳建筑、绿色环保包装等领域,增加保温隔热材料、汽车轻量化材料、可降解材料等材料品种规格,鼓励企业在节能环保领域提升产品品质、培育创建品牌,以高质量的绿色供给激发绿色新需求。
加速循环经济布局,推动工业资源综合利用。一是推进园区化、基地化、一体化发展。支持广东、江苏、山东等地通过基地化建设提升石化化工产业集中度,推进新建项目向环保低碳化工园区集中,加快园区一体化发展,充分利用数字化、智能化手段强化企业、园区、产业集群之间的循环链接,建立各生产单元及能源需求间的智慧链接,提高资源利用水平。二是促进行业间耦合发展。推动石化化工行业与建材、钢铁等行业耦合发展,提高固废综合利用、二氧化碳回收再利用水平。三是推动废旧材料再生和循环利用。研发废塑料、废橡胶等化学回收利用技术,鼓励大型企业在经济发达、沿海大型石化基地建设塑料循环利用示范项目,与下游应用企业合作建立绿色塑料完整产业链,开发推广生物可降解塑料。
推进低碳生产绿色制造,加大可再生能源、资源利用。一是提高能源利用率。加快重点用能环节节能技术装备创新和应用,鼓励企业、园区建设能源综合管理系统,对重点用能设备、工艺流程进行数字化改造,开展能效优化调控。二是利用可再生能源推进多能高效互补利用。增加可再生能源电力占比,开发利用绿氢和绿电,建立低碳能源系统,实施重点碳排放环节电气化改造,逐步实现生产流程电气化和深度脱碳。三是培育壮大生物化工。加快植物油、生物燃料和生物基废弃物等生物质原材料替代化石原料,开发可再生柴油、可持续航空燃料和可再生汽油等可再生燃料,生物质聚酯、生物质塑料等生物基化学品和材料,构建多元化、低碳化原料体系。
构建全生命周期绿色管理体系,促进产业链协同降碳。一是将绿色低碳的理念和思路贯穿到石化化工项目规划、设计、建设、管理的各个环节,建立石化化工行业绿色评价指标体系和标准体系,开展绿色设计、绿色产品、绿色工艺、绿色供应链、绿色园区/基地评价工作。二是推动企业建立完善产品碳足迹核算体系。支持企业开展碳普查,准确核算,摸清“碳”家底,建立温室气体排放台账;探索制定重点产品碳足迹计算指南,推进行业碳足迹计算标准化;促进企业公布产品碳足迹,建立信誉和客户价值链。三是加强产业链上下游协作。鼓励大型石化化工企业联合上下游在产业链节能减碳重要环节成立合作联盟,发挥行业协会合作机制,在不同领域开展示范项目,促进低碳技术、碳足迹信息和评估方法共享。
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