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《中国煤化工》
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占据全产业碳排放1/3的氮肥、甲醇企业,该如何搞好碳排放?!
作者:顾宗勤 苏建英 | 来源: 金宝搏官网下载| 时间:2021-08-23

据统计,我国化工产业每年消耗4.2亿吨标煤,约占到全国消费总量的8.4%;二氧化碳年排放量达到11亿吨,占全国排放总量的10%。其中,合成氨、甲醇产业在全产业碳排放量中更是名列前茅,因为73.7%的合成氨、77.3%的甲醇都是以煤为原料生产的。生产1吨合成氨,煤头二氧化碳排放量约为4.2吨,气头约为2.04吨;生产1吨甲醇,煤头二氧化碳排放量约为3.1吨,气头约为0.58吨。去年,合成氨、甲醇产业二氧化碳总排放量分别为2.19亿吨和1.96亿吨,占产业排放总量的19.9%17.8%

另外,氧化亚氮是硝酸、己二酸生产过程中产生的一种温室气体,具有较高全球变暖潜能值和破坏臭氧层的作用,与二氧化碳相比,其全球变暖潜能值为298。我国是硝酸生产大国,年产量约1320万吨,年排放氧化亚氮总量为10万吨,折合二氧化碳排放当量约3000万吨。当然,目前国内对氧化亚氮排放没有相关法规限制,氧化亚氮基本未经催化减排处理就直接排放到大气环境中。416日,习近平主席同法德领导人举行视频峰会时表示,中国已决定接受《<蒙特利尔协定书>基加利修正案》,加强非二氧化碳温室气体管控。生态环境部发布的《关于加强企业温室气体排放报告管理相关工作的通知》中将硝酸生产企业纳入到碳排放数据报告与核查的名单中。此外,应生态环境部气候司要求,中国氮肥工业协会编写了《硝酸行业氧化亚氮减排行动方案》,计划到“十五五”将氧化亚氮纳入到全国碳市场。

显然,随着双碳目标务的不断推进,今后氮肥和甲醇产业产能将极度受限,新增项目审核难度也将大幅增加。部分产能不仅要通过减量置换方式建设,还需要购买碳排放指标和申请用能指标,势必要增加项目建设成本。在严格的碳排放标准规定之下,氮肥和甲醇产业成本会出现一定提升,落后产能的淘汰或将加速。由于国际上绝大多数是以天然气为原料,我国煤头氮肥和甲醇在国际上的竞争力将有所下降。

当然,事有两面。碳减排政策加大了产业的准入门槛,新的产能扩张受限,对现有企业应是一大利好。因为,在分配的碳排放和用能指标时是以现有情况为基础的,现有企业享有用量豁免权和优先权,可获得免费的用能指标和碳排放配额。对于存量产能,尤其产业内的高效低耗优质企业将进入强者更强阶段。

“十四五”是我国碳达峰的关键期和窗口期。对于占据全产业碳排放1/3的氮肥、甲醇产业而言,如何搞好碳减排是一项重要而又紧迫的任务。必须要预先准备、提前布局,扎扎实实做好碳减排各项工作。

首先是认清形势、摸清家底。生产企业必须加强学习,紧跟国内外形势,知晓国家碳减排方针政策,关注碳排放配额,熟悉碳市场运行规则,了解碳市场走向。要培养企业自己的碳核算专职人员,摸清企业碳排放家底,弄清从原料到产品的碳足迹,完善计量体系,做好碳资产盘查。新建项目要加强能效评估和碳排放评估,适时跟踪产业内外碳减排的成功经验,如发电、钢铁、煤化工、氯碱以及业内企业的成功做法,研究制定合理可行的碳减排措施和路径,走出一条科学的碳减排之路。

其次要做好节能提效工作。以煤为主的原料结构短期难以改变,决定了氮肥、甲醇产业实现碳达峰第一优选路径是提高能源利用率。如果我国合成氨企业平均综合能耗能从目前的1273千克标煤/吨氨下降到先进水平的1150千克标煤/吨氨,每年可少用730万吨标煤,减排1940万吨二氧化碳,占去年碳排放总量的8%左右。节能提效主要依靠先进节能技术的开发和应用,包括煤炭高效利用、余热余压综合利用、大型机组节能改造、蒸汽系统优化改造、用能设备更新改造等。以天然气、焦炉气为原料的氮肥和甲醇企业,虽然碳减排压力相对较小,但仍要以节能减排为核心,提高能源利用率,将碳减排的工作做得更好。

三是做好二氧化碳资源化利用。将二氧化碳转化为化学品实现碳回收利用是末端降低碳排放的重要手段。尿素、甲醇就是利用二氧化碳的传统化工产品,吨尿素消耗二氧化碳0.75吨,吨甲醇产品折算消耗二氧化碳1.375吨,每年尿素和甲醇生产消耗二氧化碳超过4200万吨和9900万吨。此外,二氧化碳制化学品的新技术还会不断涌现,如二氧化碳加氢气制甲醇、二氧化碳生产碳酸酯、二氧化碳生产生物基化学品、二氧化碳生产可降解塑料等。

当前,对于尿素是否计入减碳产品还没有统一的说法。从全生命周期角度考虑,氨气与二氧化碳合成尿素并不能减少二氧化碳排放。一是尿素用作肥料时,最终二氧化碳全部排入大气,没有被作物吸收利用;二是尿素生产本身要耗能(蒸汽和电),也间接增加了二氧化碳排放。国际能源署和国际肥料协会经研究都不认为尿素是减少碳排放肥料品种,甚至认为尿素全生命周期的碳排放比硝基肥料高30%以上。而其他产品二氧化碳资源化利用怎样才能计入减碳范畴是很复杂的技术问题,因为其方法和产品数量都非常多,究竟以什么标准认定还需要研究和讨论。

化石能源排放的二氧化碳浓度相差很大,从百分之零点几到百分九十九点几,氮肥和甲醇产业也是这样。二氧化碳的利用要从排放浓度高、气体压力大和输送距离短的起步。这样可以减少捕获、压缩和运输成本,降低因减碳而增加的项目投资和支出。

四是优化能源结构。能源低碳化是实现源头减碳的最佳选择。天然气作为传统能源中的低碳清洁能源,在今后能源转型中将发挥重要作用。目前,我国天然气大部分用于民用领域,热利用效率仅为30%40%。未来,民用领域使用新能源电增多后,节省下来的天然气可用于工业。天然气制合成氨和甲醇的碳排放强度以比煤为原料的低50%以上。此外,据测算,到2030年,我国非化石能源消费占比将由15%左右提升到25%,新能源发电成本将大幅降低。远期看,产业可有序推进生产过程的电气化改造,减少蒸汽用量,降低化石燃料的使用。有条件的企业可与相关企业合作建设光伏、风能发电等配套项目。

氢能利用是全社会关注的重点。目前全球氢气产量约7000万吨,96%是化石原料生产的,只有4%是电解水得到的。其中,大部分为来自化石能源发电制造的灰氢,只有很少一部分是不排二氧化碳可再生新能源制造的绿氢。我国也是如此。目前我国氢气产量约3318万吨,其中95%由石油化工产业生产。在国家大力扶持下,我国可再生新能源成本下降较快,市场期待较高。但光伏和风电有其间歇性和波动性的特点,天空不可能总是朗日,风能也不可能永动。最为重要的还有,可再生能源的价格问题和氢储运技术还存在短板。如果上述问题有所突破,绿氢可能会被大量采用,彻底扭转产业对化石能源的路径依赖,大大减轻产业碳减排压力。因此,以可再生能源发展氮肥和甲醇工业或是产业未来长期发展战略。

五是做好参与碳市场的准备。企业要深入研究好碳市场,吃透碳市场规则,弄懂碳市场内在关系,了解碳市场的内外部环境和履约程序,做到利用碳金融工具的准备,实现从碳成本向碳收益转化。同时,企业内部要根据碳市场的规则建立碳减排规章制度,与经济效益挂钩,促进碳减排工作的深入落实。

六是做好碳达峰行动方案。目前,国家正在制定二氧化碳排放达峰行动方案。按照方案要求,要重点推进钢铁、建材、有色、化工、石化、电力、煤炭等重点产业碳减排工作,提出明确的达峰目标并制定达峰行动方案。据中国氮肥工业协会预测,在常规情景下,我国合成氨、甲醇总量仍趋于增长态势,到2030年,碳排放量预计将分别达到2.49亿吨和3.02亿吨。总量是影响碳排放量的最主要因素,总量得不到控制,排放量很难降下来。今年年初,协会编写了氮肥、甲醇碳排放达峰行动方案,但是方案中没有提出明确的达峰时间表和路线图。氮肥、甲醇产业是国民经济的基础产业,关系国计民生。甲醇今后的增长预期较高,氮肥在工业消费方面近几年增长较快,在农业消费方面已经入平台期,今后需求会略有回升。世界上也是这样。国际能源署研究表明,直到2040年合成氨碳排放才可达峰。下一步,我们要广泛开展调查研究,因地制宜,不盲目攀比,不一味跟风,实事求是地制定出行之有效的行动方案和配套措施。

另外,在制定碳配额方面也要结合产业实际,力争起初配额相对宽松,后期配额基准值逐年降低,让企业有逐步适应的过程。协会也要配合政府有关部门做好服务工作。

(作者分别为中国氮肥工业协会理事长,中国氮肥工业协会产业发展部主任)

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