石化企业碳达峰措施分析

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区域治理
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石化企业碳达峰措施分析
中石化股份天津分公司 张满玉
摘要：碳达峰与碳中和目标的提出，使石油和化学工业面临着严峻的碳减排压力。

石化企业二氧化碳重点排放源主要为各加热炉烟气及作为低热值燃料的制氢尾气，可分别考虑PSA技术和海水固碳等技术，并研究其可行性。

关键词：碳达峰；烟气；尾气；减排；固碳中图分类号：TE65
文献标识码：A
文章编号：2096-4595（2020）27-0278-0001
应对气候变化已成为世界各国共同面对的责任和挑战，中国政府宣布将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。

这既是我国对国际社会的郑重承诺，也是对国内的动员令。

石化行业作为国有重要骨干能源化工企业，应勇于担责、积极作为。

二氧化碳排放导致在大气中浓度增加，不单产生温室效应，还会增加血液中二氧化碳通过肺泡表面扩散出去的难度，引起头疼、神志不清、血压增加，甚至心脏及呼吸骤停等，危害人类健康，因此降低二氧化碳排放也是人类生存的需要。

为实现碳达峰与碳中和目标，石化企业必须尽快开展碳捕集、利用与封存技术的研究，节能降耗，减少燃料消耗的基础上，重点研究制氢尾气、加热炉烟气等二氧化碳排放源的处理。

一、制氢尾气中CO 2的回收
炼油厂制氢尾气中CO 2浓度高达50%以上，且其它组分为25%左右的氢气、少量甲烷和CO 等，组分简单、有害杂质少，有利于回收。

目前做为低热值燃料送入制氢转化炉，与补充的天然气一同燃烧。

1套10万标立/小时的制氢装置每年排放的CO 2数量达50万吨/年左右，可以考虑采用变压吸附法制取食品级CO 2，对CO 2进行回收。

变压吸附（PSA）技术是对含有CO 2的气体混合物进行提纯的工艺过程，以特定的多孔性固体物质（吸附剂）内部表面气体分
子的物理吸附为基础，在两种压力状态之间工作的可逆物理吸附过程，它是根据混合气体中CO 2在高压下具有较大的吸附能力，在低压下又具有较小的吸附能力，而其他组分则无论高压或是低压都具有较小的吸附能力的原理。

在高压下，增加CO 2分压以便将其尽量多地吸附于吸附剂上，在低压下CO 2从吸附剂上解析下来而使吸附剂实现再生。

经过多次吸附、解析，可以得到高纯度、食品级CO 2。

此技术工艺成熟，能耗较低，其可行性主要取决于市场对二氧化碳气体的需求。

食品级液体CO 2价格波动较大，但与以制氢尾气为原料的生产成本相比，总有一定的经济效益，从经济上是可行的。

同时如果将这部分CO 2回收，然后将其他的可燃组分返回加热炉，还可以避免不燃烧的CO 2随尾气进加热炉再次升温造成的能量浪费，从而石化企业也有一定的节能效益。

二、加热炉烟气中CO 2的捕集设想工业加热炉烟气成分复杂，如果采用变压吸附法技术，吸附剂在吸附二氧化碳的同时也会吸附大量其他有害组分，导致工艺复杂，二氧化碳纯度低，因此目前在工业应用上还有较大的局限性。

而突破企业自身界限，结合区域内其它企业的资源制定固碳技术，将大大拓宽技术方案的选择余地，优化运行成本，增加方案的可实施性。

沿海地区石化企业可与沿海的海水淡化企业结合，利用海水淡化厂的高浓度海水中的M g 2+/C a 2+吸收工
业加热炉烟气中的CO 2，生产碳酸盐，从而使CO 2得到固定。

海水中超过90%的M g 2+和C a 2+可以转化为C a 2+CO 3和白云石[M g 2+C a 2+(CO 3)2]，从而使CO 2得到固定。

用此方法捕捉全球的二氧化碳排放，每年自然海水中M g 2+/C a 2+的浓度也只会在百万分之一的尺度上发生变化，生态效应可以忽略不计。

它一方面能解决CO 2的固定，另一方面还能解决来自海水淡化厂的海水预处理或卤水废弃物问题。

科学家已经提出多级沉淀法，即使碳酸钙在第一级沉淀法中析出，三水碳酸镁在第二级沉淀法中析出的新工艺。

此方法需要添加碱，以加快反应，碱源选择或制备方法是海水固碳工艺是否具有经济性的关键，还需进一步研究。

三、小结
对于石化行业，从技术可行性和经济性上看，固碳技术最有可能从回收制氢尾气的二氧化碳开始。

而对于沿海石化企业，大规模固碳可利用海水实现固碳，尤其是与海水淡化企业相邻的企业，利用其高浓度海水，还可降低运行成本，固碳运行成本可从碳交易市场收回，从而解决海水固碳的经济性问题。

参考文献
[1]张满玉.制氢尾气综合利用探讨[J].建筑工程技术与设计,2015(28):1783.
[2]王建行,赵颖颖,李佳慧等.二氧化碳的捕集,固定与利用的研究进展[J].无机盐工业,2020(4):12-17.
作者简介：张满玉，生于1968年，学本科，高级工程师，研究方向为石油化工。