我国石化化工原料低碳化发展路径

介绍了为我国石化化工行业提供碳、氢元素的化石能源矿产、循环回收原料、生物基原料和可再生能源制氢等四类主要原料的碳排放特点;重点分析了我国炼化、石化、煤化工三个重点行业原料低碳化发展路径;指出,在碳达峰阶段,我国石化化工原料低碳化发展的主要目标是提高化石能源矿产中碳氢元素利用效率,通过适度进口低碳原料满足行业发展需求。在碳中和阶段,应将可再生能源制氢、循环回收原料、生物基原料作为增量原料的主要来源,并部分替代化石能源,形成化石能源矿产、可再生能源制氢、循环回收原料、生物基原料四足鼎立的原料格局。

微生物利用CO_(2)及其低碳衍生物为原料制备粮食类产物的研究进展

微生物细胞工厂的构建和优化是实现绿色生物制造的重要环节和关键技术。现阶段,过量二氧化碳(CO_(2))排放和粮食短缺等问题已经引起了广泛关注,这促进了利用人工微生物将CO_(2)转化为粮食类化合物这一新兴研究方向的发展。该领域的研究不仅有助于实现“双碳”目标,也对维护粮食安全具有重大意义。本文主要围绕葡萄糖、糖类衍生物、单细胞蛋白的生物合成及人工碳固定途径的开发及应用等方面,对直接或者间接利用CO_(2)制备粮食类化合物的研究进展进行了综述和展望。

碳素原料种类对低碳镁碳材料结构与性能的影响

摘要以电熔镁砂、鳞片石墨、炭黑、膨胀石墨为原料，研究不同种类碳素原料的引人对低碳镁碳材料结构号I生能的影响。对镁碳材料的常温耐压强度、显气孔率、体积密度、常温热导率及抗氧化性进行检测，利用SEM对其显微结构进行表征。研究结果表明以超细鳞片石墨作为碳素原料的低碳镁碳材料其结构号陛能较优，而以炭黑为碳素原料的低碳镁碳材料其结构与性能较差。

低成本生产低碳烯烃研究

分析了生产低碳烯烃的10个降低原料成本的利用方案,并概述了4种低成本生产低碳烯烃新技术。

典型煤化工项目低碳发展路径的技术经济评价

双碳目标是我国对世界的庄严承诺,煤化工产业属于高碳排放类产业,探索低碳化发展路径迫在眉睫。以碳交易价格100元/t为基准,碳交易外购比例取5%、20%、50%三种情景,分析了节能减排、绿氢替代、绿电替代、原料低碳化、产品方案优化、CO_(2)末端利用等低碳路径的技术经济性,分析认为绿电加电驱方案单位产品的成本变动较小,是较经济合理的低碳方案,当前建议优先选取绿电加电驱方案;其次是节能减排方案,应在项目前期进行全项目优化。产品方案优化也是减排增效的有效途径,建议发展适合煤化工工艺的含氧化合物等产品,但还需通过技术创新进一步降低成本。由于当前绿电价格较高,经济性较差,绿氢方案可作为储备技术先行试点。原料低碳化方案取决于天然气供应的可靠性以及国家政策。CO_(2)末端利用目前经济性不佳,建议进一步示范CCUS等利用路径,提高整体经济效益。

转炉炼钢工艺极限碳排放研究进展

中国钢铁行业发展取得长足进步,年钢产量连续多年位居全球第一,由此带来的CO_(2)排放等环保压力也日益凸显。降低钢铁行业CO_(2)排放至关重要。长流程炼钢工艺的吨钢CO_(2)排放量约为短流程炼钢工艺的3.5倍,如何降低长流程炼钢碳排放对钢铁工业的低碳发展具有重要意义。提出转炉炼钢极限碳排放工艺技术,从“低碳铁水”、“低碳冶炼”和“低碳原料”3个方面,研究分析长流程-转炉炼钢工艺的减排能力及潜力。在低碳铁水生产方面,依据现有可能实现的技术,铁水生产的碳排可由当前吨铁水碳排1.7 t/t降低至0.8 t/t;在低碳原料方面,转炉炼钢工序生产所需原辅料极限碳排放可由当前吨钢碳排197.5 kg/t降至61.7 kg/t;转炉炼钢工序采用低碳冶炼单元技术,吨钢碳排将显著下降,转炉采用20%废钢和50%废钢,吨钢极限碳排将降低至727 kg/t和466 kg/t。转炉炼钢工序使用50%废钢冶炼,喷吹生物质、采用绿电、低碳原料,转炉工序碳排放强度将从107 kg/t降至-186 kg/t,实现转炉工序“负碳炼钢”;精炼、连铸等工序着眼绿色低碳技术,有望实现炼钢厂“近零碳排”。以转炉为主的长流程低碳炼钢的研究对整个钢铁工业的低碳发展具有重大促进作用,是推进钢铁行业绿色低碳转型、落实“双碳”目标的有力手段。

欧盟“炼油厂2050”评估预测以及对我国炼油工业发展的启示

欧洲石油化工协会于2019年9月开展了题为“炼油厂2050”的评估,对2030年和2050年炼油厂化石燃料的使用情况及相关石油产品需求进行了分析预测,并在此基础上分析了低碳燃料替代化石燃料的产业路径。提出了3种替代原油的低碳原料——脂类、木质纤维素生物质和电合燃料,以及4种主要的加工工艺——脂类加氢处理、木质纤维素生物质气化-费托合成-加氢裂化、木质纤维素生物质热解或水热处理耦合加氢、用捕获的二氧化碳和可再生氢生产电力合成燃料。评估过程重点阐述了用生物原料替代石油和在炼油厂中引入可再生电力的潜力。为了进一步说明可再生能源对碳减排的重要性,还设置了两种具体的模型单元来确定低碳原料的消纳比例和比较测算依据,即有限模型单元和最大模型单元,两种模型对炼油厂的设备更新和潜在的经济价值都做出了合理的评估。基于这些评估,认为现有炼油厂的大部分设备会在改造过程中被淘汰。我国正处在能源变革的关键时期,了解欧盟的此次评估,对我国发展可再生能源和传统炼油行业高质量转型都具有一定的指导意义。

近零碳排电弧炉炼钢工艺技术研究及展望

中国钢铁工业碳排放占全国总排放比例达16%,减少钢铁工业碳排放是中国政府实现“碳达峰、碳中和”承诺的重要抓手。在碳中和背景下,全球钢铁行业正加速推动技术革新以降低碳排放。提出近零碳排电弧炉炼钢新工艺,从能量来源碳近零、冶炼过程碳近零、原料生产碳近零3个层面开展技术创新,以实现炼钢工序碳近零。在能量来源碳近零方面,提出利用太阳能、风能及谷电等能源昼夜交替补充,能量有效存储及释放、微型智能电网及电弧炉优化供电,实现绿色能源的直接高效利用;在冶炼过程碳近零方面,提出利用氢能烧嘴、无碳发泡剂、CO_(2)-Ar动态底吹脱氮、熔池内O_(2)-CaO喷吹脱磷及系统能效评价等关键技术实现非涉碳冶炼;在原料生产碳近零方面,提出利用绿氢直接还原炼铁及相关配套技术、绿电等离子热风窑炉配合碳捕集工艺等大幅降低原辅料生产过程碳排放。对电弧炉炼钢过程能量输入、冶炼涉碳及原料带碳的吨钢坯二氧化碳排放进行了衡算,并结合上述关键技术减碳能力分析,计算预测该近零碳排电弧炉炼钢新工艺最终极限碳排放可降低到64 kg/t(钢)。因此,开展近零碳排电弧炉炼钢工艺研究,加速其工业落地应用,将有助于促进中国钢铁工业创新发展和绿色低碳发展。