[正版]迈向碳中和 欧洲化学工业的低碳技术路线 低碳电力 化工碳中和技术路线指南 二氧化碳减排潜力 石油化工行业技术人员

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1.它山之石可以攻玉，欧洲在碳中和方面的先行理念可为中国化工碳中和提供借鉴和参考。
2.书中描述了定性的技术路线和不同发展情景下的定量碳减排潜力，便于中国在指定相关政策和技术路线选择时参考。
3.本书内容将为化工科研人员选择未来研究方向，为化工企业确定重点投入战略提供支持。

本书从行业视角讲述了欧洲化学工业推进碳中和的路径，选取甲醇、乙烯、甲苯、合成氨等9种碳排放量较高的化工品，通过化工碳减排的案例分析、实证研究等方法系统阐述了欧洲的主要低碳路线。通过设定最大情景、雄心方案、中间方案、一切照旧等四种情景，分析上述重点领域的产量、供需情况以及二氧化碳减排潜力，探究装置改造及热电联产等方式促进节能增效的具体措施，进行产能与能耗对比、投资成本及实施难点分析并提出发展建议。
全书逻辑严谨、案例丰富，具有较强的实践性与操作性，对于同样面临碳中和压力的中国化工行业有非常重要的借鉴意义，适合石油化工行业从事科技研发和企业管理的人员阅读。本书内容将为科研人员选择未来研究方向，为企业确定重点投入战略提供支持。

庞广廉，中国石油和化学工业联合会，国际部主任，高 级国际商务师，国际营销专家。现任中国石油和化学工业联合会国际交流和外企委员会秘书长 、国家化工对外经济合作中心副主任1991 年毕业于北京大学，获硕士学位。1991 年至 2002 年，历任中国机械进出口（集团）有限公司项目经理、子公司总经理；2002 年至 2009 年，任中国通用技术（集团）控股有限责任公司通用国际公司委委员、事业部总经理。2009 年 8 月至今，任中国石油和化学工业联合会国际部主任和外企工作委员会秘书长。

01 概述 1
1.1 背景 1
1.2 研究范围 2
1.2.1 产品范围 3
1.2.2 重点研究技术 4
1.2.3 本书中的情景假设 6
1.3 基本假设和数据来源 7
1.4 定义 8

02 能效提升潜力 11
2.1 增量改进 11
2.2 最佳实践技术的应用 12
2.3 先进热集成 12
2.4 过程强化设备 13
2.5 能效措施的影响 13

03 低碳电力的直接应用 15
3.1 用电制蒸汽（TRL 7） 15
3.2 基于蒸汽再压缩的先进热能管理技术 18
3.3 氯碱生产（TRL 9） 19
3.3.1 氯碱生产工艺流程 19
3.3.2 单位产量能源需求 21
3.3.3 生产单位氯碱的二氧化碳减排量 22
3.3.4 氯碱工艺的经济性 23

04 以氢气和二氧化碳为基础原料的生产路线 24
4.1 氢气的低碳生产 25
4.1.1 电解制氢 25
4.1.2 其他低碳制氢生产工艺 32
4.2 氢气合成氨 34
4.2.1 传统氨生产工艺（TRL 9） 34
4.2.2 低碳方式的氨生产（TRL 7） 35
4.2.3 合成氨各单元的能量需求 36
4.2.4 单位氨合成的二氧化碳减排量 37
4.2.5 低碳合成氨工艺的经济性分析 38
4.2.6 氨的混合生产工艺 38
4.3 低碳氨与二氧化碳合成尿素 39
4.3.1 尿素合成各单元的能量需求和CO2 减排量 40
4.3.2 低碳路线生产尿素的经济性 41
4.4 以氢气和二氧化碳为原料的甲醇合成路线 41
4.4.1 常规甲醇生产工艺（TRL 9） 41
4.4.2 低碳甲醇生产（TRL 7） 42
4.4.3 单位甲醇生产的能耗指标 44
4.4.4 单位甲醇生产的二氧化碳减排量 45
4.4.5 低碳甲醇生产的经济性分析 46
4.5 甲醇制乙烯和丙烯（TRL 8 ～ 9） 47
4.5.1 常规乙烯和丙烯生产 47
4.5.2 甲醇制乙烯和丙烯低碳工艺技术（TRL 8 ～ 9） 47
4.5.3 甲醇生产乙烯和丙烯的单位能源需求 49
4.5.4 单位乙烯和丙烯生产的二氧化碳减排量 49
4.5.5 低碳工艺生产乙烯和丙烯的经济性分析 50
4.6 氢基甲醇路线生产BTX（TRL 7） 50
4.6.1 常规工艺路线生产BTX（TRL 9） 50
4.6.2 低碳甲醇工艺生产BTX（TRL 7） 50
4.6.3 低碳工艺生产BTX 的能源需求 51
4.6.4 低碳工艺生产BTX 的二氧化碳排放量 51
4.6.5 低碳工艺生产BTX 的经济性分析 52
4.7 低碳氢气和二氧化碳合成燃料 52
4.7.1 低碳甲醇作为运输燃料 52
4.7.2 通过合成气和费托合成生产柴油和煤油（TRL 5 ～ 7） 54
4.8 氢气和二氧化碳合成甲烷 57
4.8.1 由氢气和二氧化碳合成低碳甲烷/ 合成气（TRL 6 ～ 7） 58
4.9 基于氢气的低碳合成路线的比较 60
4.10 二氧化碳作为化工原材料 61

05 使用二氧化碳的替代合成途径 64

06 以生物质为原料的低碳化学品生产 66
6.1 生物甲醇的生产（TRL 6 ～ 7） 67
6.1.1 生物甲醇的生产过程 67
6.1.2 单位生物甲醇生产的能源和原料需求 68
6.1.3 单位生物甲醇生产的二氧化碳减排量 68
6.1.4 生物甲醇生产的经济性分析 69
6.2 生物乙醇的生产（TRL 7 ～ 9） 70
6.2.1 生物乙醇生产过程 70
6.2.2 单位生物乙醇生产的能源和原料需求 71
6.2.3 单位生物乙醇生产的二氧化碳减排量 72
6.2.4 生物乙醇部分替代汽油的二氧化碳减排量 73
6.2.5 生物乙醇生产的经济性分析 73
6.3 生物乙烯的生产（TRL 8 ～ 9） 73
6.3.1 生物乙烯的生产过程 73
6.3.2 单位生物乙烯生产的能源和原料需求 74
6.3.3 单位生物乙烯生产的二氧化碳减排量 74
6.3.4 生物乙烯生产的经济性分析 75
6.4 生物丙烯的生产（TRL 6 ～ 7） 75
6.4.1 生物丙烯生产过程 75
6.4.2 单位生物丙烯生产的能源和原料需求 76
6.4.3 单位生物丙烯生产的二氧化碳减排量 76
6.5 生物质为原料生产BTX 77
6.5.1 BTX 的生产过程 77
6.5.2 以生物质为原料生产单位BTX 的能源和原料需求 78
6.5.3 以生物质为原料生产单位BTX 的二氧化碳减排量 78
6.6 不同生物质合成路线的对比 79
6.7 可利用的生物质原料 80

07 其他行业的气体排放和侧流的利用（工业共生） 82
7.1 二氧化碳的来源 83
7.2 钢铁制造作为H2、CO和CO2/CO 混合流的来源 84
7.2.1 钢铁生产中的废气用于乙醇生产 86
7.3 其他工业共生 87

08 循环利用的概念及用聚合物废料作为化工原料 88

09 描述低碳化学工业的4 个情景 91
9.1 “一切照旧”情景 91
9.1.1 化学品产量 92
9.1.2 二氧化碳排放量 92
9.2 最大情景 93
9.2.1 产量 94
9.2.2 二氧化碳减排量 96
9.3 中间方案 97
9.3.1 低碳产量 98
9.3.2 二氧化碳减排量 100
9.4 雄心方案 101
9.4.1 低碳产量 102
9.4.2 二氧化碳减排量 103
9.5 不同方案的产量和二氧化碳减排量汇总 105

10 不同情景下的能源和原料需求 107
10.1 对“无碳电力”的需求 107
10.2 二氧化碳作为原料的需求 110
10.3 生物质作为原料的需求 111

11 不同情景下的经济影响 113
11.1 生产成本 114
11.2 单种化学产品的总生产成本和避碳成本 118
11.2.1 氨 119
11.2.2 氯气生产 121
11.2.3 尿素 122
11.2.4 甲醇 124
11.2.5 乙烯、丙烯和BTX 126
11.3 总结 128

12 研发与创新的需求 130

13 政策措施 134

14 欧洲化学工业的转型 136
14.1 当前欧洲化学工业的能源供应、原料基础与碳流 136
14.2 “ 一切照旧”情景中，欧洲化学工业的能源供应、原料基础和碳流 138
14.3 中间方案中，欧洲化学工业的能源供应、原料基础和碳流 140
14.4 雄心方案中，欧洲化学工业的能源供应、原料基础和碳流 141
14.5 最大情景中，欧洲化学工业的能源供应、原料基础和碳流 142

15 致谢 144

16 附录 145
附录1 计算氢成本随工作时间的函数的假设 145
附录2 假设可行情景 145
附录3 中间情景历年假设、影响和需求数据 146
附录4 雄心方案历年假设、影响和需求数据 149
附录5 最大情景历年假设、影响和需求数据 152
附录6 二氧化碳捕集技术 154

尾注 159

气候变化给人类生存和发展带来严峻挑战，积极应对全球气候变化、推动绿色低碳发展已成为各国共识。全球各国正在根据本国的经济、资源能源和产业现状探索适宜、有效的碳减排途径。秉持共同但有区别的责任原则，中国一直主动承担与国情相符的国际责任，积极推进经济绿色转型，不断自主提高应对气候变化行动力度。碳达峰碳中和是以习近平总书记为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。中国正在稳步推进碳达峰碳中和工作，建立健全绿色低碳循环发展经济体系，持续推动产业结构和能源结构调整，启动了全国碳市场交易，构建了碳达峰碳中和“1+N”政策体系，积极参与气候变化国际谈判。
石油和化学工业是国民经济支柱产业，产业链条长、产品覆盖面广，与经济社会建设和人民生活息息相关。中国石油和化学工业已经取得了举世瞩目的辉煌成就，支撑了全面建成小康社会的历史进程，贡献了人民群众美好生活的物质基础，改变了世界石化行业的发展格局。但是，中国石油和化学工业也面临着能源消耗量和碳排放量大的现实。面对长期、艰巨、复杂的碳达峰碳中和任务，石油和化学工业需要不断思考如何结合自身实际，探索碳达峰碳中和的方向和方法，稳步推进行业减碳进程。
碳达峰碳中和既是挑战，更是机遇。碳达峰碳中和将全面重塑我国的经济结构、能源结构、生产方式和生活方式，创造广阔的市场前景和商业机遇。在未来相当长的时间里，碳达峰碳中和将成为推动石油和化学工业技术革新、转变经济增长方式的重要动力。能源清洁高效利用、工业低碳流程再造、新能源和可再生能源、二氧化碳转化等低碳、零碳、负碳技术将成为包括石油和化学工业在内的各个行业技术发展的方向。能否抓住这次历史性变革的机遇，实现跨越式发展，将对我国石油和化学工业产生极为深远的影响。
他山之石可以攻玉。中国石油和化学工业在加快绿色低碳科技创新的过程中，也需要以全球视野，积极研究借鉴欧、美、日等石油和化学工业强国和地区的清洁低碳方面的重要技术与创新成果，为中国化学工业绿色低碳转型提供技术与管理思路。《迈向碳中和—欧洲化学工业的低碳技术路线》就是一部从行业视角讲述欧洲化学工业推进碳中和路径的较有代表性的著作。此书系统阐述了甲醇、乙烯、甲苯、合成氨等9种碳排放量较高的化工品在欧洲主要的低碳工艺路线，着重介绍了促进节能增效的具体措施，列举了促进碳减排的广泛技术组合，对中国石油和化学工业选择碳中和方向和路径，具有较强的借鉴意义。希望此书的翻译出版能够对中国石油和化学工业的高质量发展和碳达峰碳中和工作提供一定参考。
是为序。

李云鹏
中国石油和化学工业联合会单位书记
2023年1月8日