——石油和化學工業規劃院副院長史獻平訪談(上)
繼兩次工業革命、信息革命、生物技術革命之后,一場以低能耗、低污染、低排放為基礎的低碳經濟時代正在到來。沒有人會懷疑,第五次經濟浪潮將顛履人類傳統的發展方式
在這場新的經濟革命浪潮中,靠前四次工業革命發展起來的石油和化工行業應該何何從?改革開放后靠大量消耗資源迅速壯大起來的石油和化工行業應該扮演什么角色?這已經成為全行業目前最為關注的話題之一。最近,本報CCIN記者就這一話題采訪了石油和化學工業規劃院副院長史獻平先生。史獻平先生回答了CCIN記者提出的一系列有關問題,其數據之充分、內容之實、觀點之新穎,對全行業有著較高的參考價值。從本期起,本報將分三次報道對史獻平先生的訪談。
●2005年世界二氧化碳排放量為460億噸,其中化學工業的碳排放量為33億噸,約占7.1%。
●2005年的統計數據顯示,化工行業每排放1噸溫室氣體,可以為其他行業減排2.1~2.6噸溫室氣體,凈減排量為1.1~1.6噸。
化工不是碳排放首犯
CCIN記者:在采訪您之前,我能感到來自社會的對于化工行業的一種情緒,似乎一提溫室氣體排放,化工行業就是首犯。事實是這樣的嗎?
史獻平:當然不是!國際石油祿工聯合會的統計數據顯示,2005年世界二氧化碳排放量為460億噸,現在的估算約600億噸。當然這只是個概數。其中化學工業在生產環節碳排放量為21億噸,占4.5%;原材料開采及廢棄物處置環節排放量為12億噸,占2.6%。兩項加起來化工行業的碳排放約占7.1%。按照全生命周期算,我們石油和化工行業的碳排放量大概就是這個數。而電力生產的碳排放量占24.8%。因此,化工絕對不是溫室氣體排放的首犯。
CCIN記者:為什么人們會對化工行業有這樣的誤解呢?
史獻平:一方面,有些人只看到了化工行業的高耗能;另一方面,化工行業中確實有一些子行業的碳排放比較大。比如合成氨、烯烴以及氯堿3個子行業占化學工業碳排放量的53%,其中合成氨占22%,蒸汽裂解烯烴占16.5%,氯堿占14.5%。這里還沒有包括煤化工。如果要把煤化工Z入,它肯定也是主要碳排放者。這組數字也提醒了我們,談到化工行業減排,就要牽牛鼻子,重點抓住排放量大的子行業。
CCIN記者:如果您來定義,化工行業在發展低碳經濟中的作用是什么樣的?
史獻平:化工在發展低碳經濟中起到的作用是雙重的。一方面,從原料開采到廢棄物處理,整個化工產品的生命周期中,化學工業要排放溫室氣體。這是負面作用。但另一方面,化工在發展低碳經濟的過程中正面作用也很大,甚至可以說是巨大。我給你講一F數字:2005年統計數據顯示,化工行業每排放1噸溫室氣體,可以為其他行業減排2.1~2.6噸溫室氣體,凈減排量為1.1~1.6噸。我再給你舉一些數據:1970年以來,歐洲化學工業產值增長60%,能耗水平不變,溫室氣體排放量則降低30%。1974~2005年,美國化工單位產值的能耗下降50%,其溫室氣體排放總量下降13%。能耗降低就意味著溫室氣體的減排,因為能源最終要轉化成碳排放的。2001~2007年,巴西的化學工業產值增長30%,而能耗則降低25%。所以,我的定義是:化工行業是低碳經濟的重要支柱。
化工低碳技術層出不窮
CCIN記者:根據化工行業的特點,您認為這個行業實行低碳經濟的思路分幾個層次?
史獻平:首先當然是改變能源結構。不同能源種類的碳排放量不同。煤炭因為主要成分是碳,碳排放量最多。天然氣的碳T放量就少得多,因為天然氣的主要成分是氫原子量多的甲烷,氫也能提供能量。這樣在同等熱能釋放的情況下,天然氣的碳排放相對要少。以甲醇為例,煤頭和天然氣頭制甲醇碳排放的差距是比較大的。煤頭的碳排放比天然氣頭的要多出兩倍以上。另外風能、核能、太陽能等,這些都是碳T放量少的能源。通過改變能源結構,能夠很好地促進碳減排。但一個國家的能源結構是由本身能源稟賦來決定的。我國富煤貧油少氣,想多用天然氣不現實。
CCIN記者:那么只能退而求其次了?
史獻平:是呀。其次就要通過調整產品結構,改變工藝路線,采用新的工藝,讓化工產品向低碳化發展。碳排放比較大的工藝,首先是氧化過程。在氧化過程中,有大量的原料經氧化生成二氧化碳。可以說有氧化,必然有二氧化碳排放。第二是強吸熱反應,需要 供熱能。第三是電化學過程。比如燒堿,1噸燒堿就要耗電2000多千瓦時。我們國內大部分都是火電,其碳排放可想而知。第四是制冷過程,耗電量大。第五是分離過程。升溫降溫才能實現分離,一般能耗都比較高。第六是高壓反應。而改進工藝促進碳排放的辦法:一是催化劑技術。催化劑本身不參與反應,但可以加速反應和提高反應強度。原本需要高溫長時間反應的,采用催化劑后能夠在相對低溫和短時間內完成反應。二是通過能源管理降低能源單耗,提高能源利用率。這方面是國內企業關注的重點。因為這點不僅減排,而且能讓企業看到切實的效益。三是減少電化學工戀氖褂謾5緇學是化工生產中一個非常重要的工藝,但有些是可以用其他工藝來代替的。四是采用生物工藝。一方面生物工藝的原料都是可再生的;另一方面生物工藝過程中的化學反應比較溫和,耗能少。
CCIN記者:目前世界上有所謂的低碳化工工藝嗎?
史獻平:有,還很多。例如氯堿工業,通過離子膜法生產技術取代隔膜法,能夠降低電耗。如果我國的100萬噸隔膜法制堿改造為離子膜法制堿,綜合能耗可節約標煤412萬噸。還有燒堿中的整流技術。P體燒堿蒸發技術用三效逆流改造三效順流,可更充分合理地利用加熱蒸汽的熱量,生產1噸燒堿可節省蒸汽1噸。有些國家還最新開發出一些低碳節能技術。比如加拿大TCI公司推出低排放的綠色甲醇工藝,天然氣用量低,二氧化碳排放少,每生產1噸甲醇排放100千克二氧化碳。而現在國內P多數甲醇工藝要生產1噸甲醇,需排放300~700千克二氧化碳。再比如美國Exelus公司開發的制取苯乙烯的低能耗工藝。該工藝利用甲苯與甲醇進行側鏈烷基化反應。常規的乙苯脫氫路線能耗高,同時產生大量甲烷排放。而此工藝一方面可節省成本,每噸苯乙烯可節約成本350~400美元;另一方面可以減少溫室氣體排放。如果美國苯乙烯生產商都采用這一新的工藝,可使美國苯乙烯生產中的溫室氣體排放量減少約5%。而利用回收廢物也能減少碳排放。例如美國GE公司開發了“綠色”途徑生產基于聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的樹脂和聚碳酸酯(PC)混配物,該方法將有助于節能、減少溫室氣體排放和減少消費后的廢物產生。另外生物化工在促進低碳方面也不乏例子。杜邦公司推出由可再生資源生產的新一代生物聚合物Cerenol。Cerenol由可再生的生物丙二醇(Bio-PDO)制取,是生物丙二醇自聚的產物。與被替代物PTMEG相比,Cerenol產品碳排放量大大降低,因為它可節約40%的非可再生能源,并可減少42%的溫室氣體排放。Cerenol產品已在美國和加拿大生產。杜邦公司采用Cerenol產品制造的熱塑性彈性體已于2007年底前推向市場。
全會低碳離不開化工
CCIN記者:還有其他層次嗎?
史獻平:還有一個重要層次,那就是生產幫助其他行業減排的產品。雖然化學工業自身是碳排放強度較高的行業,但在促進減排過程中做出的貢獻更大。我剛才提到2005年的數據,就很有說服力。這就意味著,沒有化工行業,溫室氣體排放量不僅不會降低,反而會增加。
CCIN記者:化工行業具體能供什么樣的低碳技術呢?
史獻平:僅人們在日常生活中能夠接觸到的就有這樣幾項
保溫材料。減排原理:保溫→減少熱量損失→減少燃料消耗→減排。你知道嗎?建物內75%的熱量是通過外墻散失的。通過有效的保溫方案可節能60%。2005年,全世界由于保溫材料的使用而減少的溫室氣體排放量為24億噸。建筑物保溫可通過外墻保溫層、保溫板、保溫墻和密封膠來完成。3種常用保溫板材料為膨脹聚苯板(EPS)、擠塑聚苯板(XPS)和聚氨酯材料(PU)。2005年,這3種材料在亞洲的消耗量為112萬噸、北美為88萬噸、歐洲為85萬噸。預計2030年,保溫材料使用將使溫室氣體減排量達到56億噸。現在又有一些新技術,如巴斯夫公司開發的用聚苯乙烯和水泥混合制成墻體磚,本身不用加保溫層就可以有保溫作用。有一次我去瑞典,屋里相當┖停但是暖氣卻并不燙手。這就源于他們的保溫材料好。他們在墻體建設時,在兩墻之間放了一層保溫材料聚氨酯。最近又有一種更新的節能材料——納米級的氣溶膠,可以用于窗戶的兩層玻璃之間。
化肥農藥技術。減排原理:提高產量→減少耕種面積→減排。農業生產排放的溫室氣體量也非常大。在歐洲,農業生產排放的溫室氣體約占總排放量的10%。在全球范圍內這Z比例更高,約為16%。有人統計,如果不用化肥和農藥,不同地區的農作物會減產30%~85%。如果不使用農藥和化肥,全世界要養活這么多人,需要讓現有耕地面積翻一番。如果全部用有機法耕作,將需增加11億公頃的土地才能達到同樣產量。通過使用化肥和農藥,全世界可減排溫室氣體16Z噸/年。
照明節能。減排原理:節電→減少發電量→減排。節能燈具不是化工生產的,但是它所用原料熒光粉、散熱涂料等,都是我們化工產品。
塑料包裝材料,主要睦↙DPE、HDPE、PP、PVC、PS、EPS、PET。減排原理:降低材料重量→減排。主要被替代材料為:玻璃、鋼板、鋁材、波紋板、紙和紙板、飲料罐、木材。碳足跡都是按質量單位來計算。在同等重量下,塑料包裝材料可以比薄鋼板、鋁材等包裝更多東西。通過降低重量,來實現碳足跡的減量。使用塑料包裝材料造成的二氧化碳減排量為2.2億噸/年,其中使用塑料膜和塑料瓶形成的減排量分別為0.67億噸/年和0.97億噸/年。
船舶涂料。減排原理:減少航行阻力→節油→減排。涂料可以起到防腐作用,并減少海洋生物在船體上的附著,使船舶使用壽命延長和航行阻力減少,降低燃油消耗。據國際航運協會統計,按每年消耗燃料油約為2.2億噸計算,在涂料的12T使用壽命中,凈減排量為1.9億噸。
合成纖維。減排原理:延長使用壽命→減少消耗量→減排。原本棉制衣物1年就被損壞,而合成纖維材料10年才被損壞。2005年,全球消耗1476萬噸聚酯和156萬噸尼龍,形成凈碳減排量13000萬噸。
汽車塑料部件。減排原理:減重→節油→減排。汽車可行駛里程按15萬千米計算,全世界汽車生產消耗塑料為1040萬噸/年。根據汽柴油的二氧化碳碳足跡,同時考慮到汽柴油車的比例及乙醇和生物柴油的影響,可以得出結論:因使用汽車塑料部件每年而形成的碳減排量約為1.2億噸二氧化碳。
其他還有低溫洗滌劑、油品添加劑、塑料管道、碳纖維風葉、多晶硅等化工產品也功不可沒。核能中核燃料的提純和生產也要用到化工技術。汽車尾氣中三元催化劑的使用,也減少了溫室氣體的排放。
CCIN記者:您提供了如此豐富的實例和數據,相信所有化工人士都會感到驕傲的!