经过70多年的发展，我国石化工业已建成门类齐全、品种配套、技术先进、具有较强竞争力的现代工业体系，炼化工业规模已跃居世界首位。然而，在产能过剩、低碳发展任务紧迫等多重挑战下，炼化行业未来怎样从源头低碳、过程减碳以及终端固碳等路径实现降碳？3月22日，在京召开的2023中国石油炼制科技大会上，多位院士、专家分享了真知灼见。

产能过剩且降碳难

2022年，我国建成投产的炼化企业为228家，炼油和乙烯产能分别达到9.28亿吨/年和4675万吨/年，均超过美国，跃居世界第一石化大国，但全年原油加工总量为6.76亿吨，平均开工负荷为73.4%，产能严重过剩。中国石化石油化工科学研究院有限公司董事长、总经理李明丰指出，石油化工行业面临的挑战之一是国内炼油能力过剩，当前已过剩约1/3，同时原油、天然气对外依存度过高，严重影响能源安全。

中国工程院院士，中国石化上海石油化工研究院院长杨为民指出，随着“双碳”目标实施与“能源转型”进程的不断加快，石化工业节能减碳、绿色发展任务艰巨。

中国石化集团公司科技部总经理、科技开发公司董事长，科技委常务副主任卞凤鸣表示，继2015年12月《巴黎协定》为全球应对气候变化和绿色低碳转型指明了方向和目标后，2021年10月国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》又进一步明确了石化化工行业碳达峰举措，这对石化行业低碳发展提出了更高要求。未来面临的挑战主要有：能源化工行业发展空间将进一步减少；高能耗高碳排放的企业面临生存挑战；缺乏低碳核心技术。

中国科学院院士，中国石油大学（北京）碳中和未来技术学院院长、教授、博士生导师徐春明表示，石油高效精细化利用是国家重大需求。当前，产品转型（从生产成品油转向特种燃料、润滑油脂等高性能化学品与材料 ）、节能减排（降低石油加工过程整体能耗，减少CO²排放）以及智能化（利用数字化、智能化对传统工艺流程进行升级）给石油精细利用和低碳转化带来了新挑战。

中国工程院院士曹湘洪指出，在“双碳”的战略目标下，以电动汽车为代表的新能源汽车将加快发展，但电动汽车和氢燃料电池汽车的降碳在未来的发展过程中存在诸多挑战。

炼化行业降碳的几大途径

1.优化汽柴油中烃分子结构，提供高清洁油品

曹湘洪认为，虽然未来汽柴油的消费量将逐步减少，汽柴油在地面交通能源中从市场独占向油、气、电、氢共存转变是大趋势。但油的市场主体地位至少会延续很长一段时间，到2050年燃油动力汽车保有量在汽车保有量中仍有可能占主体地位。炼油企业应主动担当，优化汽柴油中烃分子结构，寻找合适的低碳添加物（如生物乙醇、其衍生产品ETBE、生物柴油），生产高效高清洁汽柴油，为混合动力汽车和存量燃油汽车提供高效、高清洁油品，支持车用内燃机实现碳减排和污染物近零排放。

根据国际国内进行的油品质量对污染物和碳排放影响的研究结果和汽车行业提出的未来汽柴油品质的诉求，曹湘洪建议我国高效高清洁汽柴油的主要质量指标为：汽油：RON95～98，在附录中增设RON＞101的汽油牌号，芳烃≯30%（V/V），C8以上芳烃≯1.5% （V/V），烯烃≯10% （V/V），氧含量不大于3.7%（m/m），T50≯100℃，T70≯140℃，终馏点≯190℃；柴油：十六烷值≮55，密度810～840kg/m₃，总芳烃含量≯15%（m/m），多环芳烃≯2%，T50、T90、T95分别≯290℃、330℃、340℃，终馏点≯350℃。

此外，曹湘洪还表示，应抓紧开展高效高清洁汽柴油标准研究和实现汽柴油高效高清洁的生产技术研究，鉴于在全国同步实现高效高清洁汽柴油标准的困难，建议成立顶级油品创新联盟，将高效高清洁汽柴油标准作为创新联盟的团体标准，加入联盟的炼油企业率先执行，在具备条件时转化成国家标准。

中国工程院院士李大东也认为，近中期，交通运输仍以化石燃料为主要动力，炼油工业肩负着提供清洁油品的重要任务；中远期，炼厂将从油化结合型向化工型转化，主要任务是生产清洁交通运输燃料、有机化工原料、高价值特种产品和减少二氧化碳排放。

2.转型应分阶段有序推进

中国石油化工信息学会副理事长，中国石油炼化与新材料分公司高级副总经理何盛宝表示，未来炼化行业将围绕原料构成、用能方式、生产过程、产品结构，向绿色低碳可持续高质量发展方向转型。“双碳”目标下，转型应分阶段有序推进：以2030年碳达峰为分界线，实施各有侧重的转型发展路径。

一是达峰前路径，包括：

①源头低碳发展路径：推进轻质化油气资源、生物质资源、废化学品资源、碳一资源等原料应用，实现原料构成的低碳化与多元化。

●轻质化油气资源：用油田轻烃、轻质原油等替代，轻质原料具有碳链较短、H/C比较高、装置改动小或无需改动等特点，是理想的替代原料之一。

●碳一资源：包括CO、CH⁴、CO²,原料单一、可实现原子经济，急需突破直接制备化学品技术。

●生物质资源：来源于植物光合作用，全生命周期减碳作用显著；石油下游多种产品，如汽煤柴、塑料、化学品等，均可通过生物质加工实现；全球木质素、纤维素等生物质原料每年以2000亿吨的速度再生，以能量换算相当于全球石油产品产量的15～20倍，替代原油潜力大。目前，我国可利用的生物质资源量约7亿吨/年，生物炼制原料资源充沛。

●废化学品资源：全生命周期可减排0.8～3.8t/t废化学品，通过解聚、热裂解或气化转化成单体、裂解油或合成气，经提纯、分馏等过程直接制备化学品，实现化学品的资源化循环利用。

②过程减碳、提质、增效路径：推进节能与提高等效、清洁能源替代、整体技术优化等实施，实现用能的清洁化与电气化，过程的高效化与智能化。

●节能与提高能效：通过加热炉提效、富氧燃烧、能量系统优化、先进工艺设备等，降低能耗。全球炼油效率提高可减少排放3500万吨/年；中国以2021年原油加工量计算，提高能效可减排CO²4380万吨。

●清洁替代：提升天然气、绿电、绿氢过程用能占比，推进过程用能的清洁化、电气化；CO²低成本捕集与利用技术。

●技术升级：加快分子炼油、高效催化剂、超重力、微反应器、膜分离、节能环保等新材料、新工艺、新技术、新设备的研发与推广应用，推进基础产品降成本，高端产品增加品种、产量和附加值，实现现有产品链的延链补链强链、质量水平的稳定提升、单位加工成本的降低。

③终端固碳、增化、增特、增材路径：推进减油增化、减油增特、化工新材料等产品结构调整，实现产品的特色化与精细化。

●减油增化：催化裂化多产低碳烯烃、增产丙烯，蜡油、柴油等加氢裂化多产化工原料等。

减油增特：合成润滑油基础油（PAO）、石蜡、针状焦、特种沥青等。

●化工新材料：高碳α烯烃共聚茂金属PE、COC/COP环烯烃聚合物等高端合成树脂，星型支化卤代于基、氢化于腈等特种合成橡胶；碳纤维、芳纶、碳化硅等高性能纤维；聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚砜等高端工程塑料。

●产品高端化：围绕现有产业链供应链短板，重点开发乙稀下游高端润滑油脂、高性能聚烯烃、特种橡胶、功能性膜材料、高端专用化学品等先进有机材料，加快开展应用研究。

二是达峰后路径：源头、过程、终端路径持续深入推进，炼化企业生产模式将发生根本性变革。

①炼厂可加工多种低碳原料：加工原料更加多元与低碳，包括化石原料、生物质资源、废化工产品、回收的二氧化碳等。

②生产用能基本实现绿电替代：运营能耗多数来自太阳能、风能等零碳电力和绿色氢能。

③二氧化碳实现高效捕集：工艺过程排放的二氧化碳实现高效捕集。

④产品更加丰富多样：氢能、电力、基础化工原料、化学品和高端材料、少量运输燃料等。

届时，炼厂将转型为生产多种类型产品的能源化工企业，同时具备氢电储能的功能，与周边其他工业企业和能源企业协同发展，成为能源及化工原材料集散中心。

3.推进绿氢与绿电耦合，发展CCUS技术

中国科学院院士，中国石化股份公司总工程师谢在库表示，现代炼油化工体系减排降碳的基本路径为：化石能源的优化利用，可再生能源及氢能的规模化利用和CO²处理与负碳技术。具体来看，包括：推进绿氢与绿电耦合的用能结构变革；满足市场和环保要求的产品和装置结构调整；适应绿氢绿电发展的炼化工艺总流程再造；优化化石资源刊用，发展生物质炼制；建立“储运氢用”绿氢稳定系统；发展CCUS技术。

杨为民也认为，应加快CO²化工利用的技术开发。当前全球CO²化工利用总规模约1.15亿吨/年，化肥和大宗有机化学品仍为其主要途径。我国CO²化工利用技术发展方向为：一是催化加氢制大宗化学品（合成气、甲烷、甲醇/乙醇、低碳烯/烷烃、芳烃、燃油等），该方向为当前研发热点，未来需与绿氢绿电技术共同发展；二是非加氢路线制精细化学品（碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸盐、羧酸、聚碳等）。CO²有望成为未来石化工业重要的新型碳资源。