“三端”协同发力推进石化业“碳中和”

  中化新网讯 “当前,石油和化工行业推进‘双碳’目标的任务急迫而艰巨,必须从产能端、用能端和碳汇端‘三端’协同发力,通过从理论到技术的颠覆性创新实现‘碳中和’。”在11月28日于广州召开的2023中国化工学会年会上,院士们立足各自专业领域提出低碳发展的技术方案,积极助力行业实现“碳中和”。

  张锁江院士强调,化工产业低碳系统重构必须完成三大变革:即原料要从石油、煤炭、天然气变革为生物质、CO和废弃物;工艺要由传统能源驱动变革为电氢驱动;产品要由大宗低端产品变革为高端产品等。

  实现变革需要创新技术作为支撑,张锁江院士介绍了构建以电氢为主体的新能源化工体系在技术上面临的挑战和进展。该体系包括风光发电、储能、电解水制氢、电热合成氨等环节,最终得到“绿氨”,其中最重要的是开发MW级大面积钙钛矿光伏技术、新型锂浆料电池储能关键技术。“在上述工作的基础上,我们正在开发电氢驱动合成绿氨新工艺,以锂介导深度结合绿电绿氢的这一新工艺未来有望成为合成氨的新路线。”张锁江院士说。

  生物制造可从原料源头上降低碳排放,在“碳中和”上潜力巨大。“但现阶段我国生物制造的初始原料90%来自玉米等粮食作物,同时每年8.65亿吨的秸秆原料化利用率仅1%,对农林废弃物糖化后的高值利用是生物制造在技术创新上面临的重要任务。”谭天伟院士说。

  他还特别介绍了CO生物转化生产化学品这一实现碳循环利用的重要技术方向,目前在这一方向上开展的探索包括光酶、电酶、光菌、电菌等耦合转化CO制备化学品、材料和燃料等,其中以CO生物转化生产苹果酸、燃料法尼烯取得阶段性进展。

  “低碳智慧化工”是徐春明院士给出的技术构想。这里的低碳化包括两方面内容,一是变革性技术实现低碳化生产,以绿电实现供能方式低碳和以生产技术变革实现过程减碳;二是全生命周期管理实现全产业链低碳。而智慧化则需要传统理论与智能化技术有效结合。

  徐春明院士指出低碳智慧化工当前面临的三个关键科学问题,即数据驱动和机理驱动在化工过程模型化方法中的协同机制;基于人工智能的“三传一反”基础研究与化工系统工程;绿电绿氢新范式下的低碳化工基础与智能化集成。

  杨为民院士则以具体技术案例展示了高效催化技术在行业碳减排上的巨大作用。“超过90%化学品的生产过程涉及催化,高效催化技术是推动石化业低碳绿色发展的关键。”杨为民院士说。

  在化石资源高效利用方面,杨为民院士介绍了在催化剂上取得多项创新的苯与稀乙烯制乙苯技术。该技术应用至今累计转化副产稀乙烯1540万吨,仅利用稀乙烯一项就减少CO排放1200万吨。

  在原料绿色化方面,他介绍了生物基乙醇制乙苯绿色成套技术。“目前全球乙苯产能5000万吨,如若全部采用该技术,则每年减排CO₂约4400万吨。可以预见,随着‘双碳’目标加快推进,这一技术的应用前景也将十分广阔。”杨为民院士非常看好该技术。

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