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化工是低碳经济的重要支柱
     继两次工业革命、信息革命、生物技术革命之后,一场以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济时代正在到来。没有人会怀疑,第五次经济浪潮将颠履人类传统的发展方式。

  在这场新的经济革命浪潮中,靠前四次工业革命发展起来的石油和化工行业应该何去何从?改革开放后靠大量消耗资源迅速壮大起来的石油和化工行业应该扮演什么角色?这已经成为全行业目前最为关注的话题之一。最近,记者就这一话题采访了石油和化学工业规划院副院长史献平先生。史献平先生回答了记者提出的一系列有关问题,其数据之充分、内容之详实、观点之新颖,对全行业有着较高的参考价值。从本期起,本报将分三次报道对史献平先生的访谈。

  ●2005年世界二氧化碳排放量为460亿吨,其中化学工业的碳排放量为33亿吨,约占7.1%。

  ●2005年的统计数据显示,化工行业每排放1吨温室气体,可以为其他行业减排2.1~2.6吨温室气体,净减排量为1.1~1.6吨。


  化工不是碳排放首犯

  记者:在采访您之前,我能感到来自社会的对于化工行业的一种情绪,似乎一提温室气体排放,化工行业就是首犯。事实是这样的吗?


  史献平:当然不是!国际石油和化工联合会的统计数据显示,2005年世界二氧化碳排放量为460亿吨,现在的估算约600亿吨。当然这只是个概数。其中化学工业在生产环节碳排放量为21亿吨,占4.5%;原材料开采及废弃物处置环节排放量为12亿吨,占2.6%。两项加起来化工行业的碳排放约占7.1%。按照全生命周期算,我们石油和化工行业的碳排放量大概就是这个数。而电力生产的碳排放量占24.8%。因此,化工绝对不是温室气体排放的首犯。

  记者:为什么人们会对化工行业有这样的误解呢?


  史献平:一方面,有些人只看到了化工行业的高耗能;另一方面,化工行业中确实有一些子行业的碳排放比较大。比如合成氨、烯烃以及氯碱3个子行业占化学工业碳排放量的53%,其中合成氨占22%,蒸汽裂解烯烃占16.5%,氯碱占14.5%。这里还没有包括煤化工。如果要把煤化工计入,它肯定也是主要碳排放者。这组数字也提醒了我们,谈到化工行业减排,就要牵牛鼻子,重点抓住排放量大的子行业。


  记者:如果您来定义,化工行业在发展低碳经济中的作用是什么样的?

  史献平:化工在发展低碳经济中起到的作用是双重的。一方面,从原料开采到废弃物处理,整个化工产品的生命周期中,化学工业要排放温室气体。这是负面作用。但另一方面,化工在发展低碳经济的过程中正面作用也很大,甚至可以说是巨大。我给你讲一个数字:2005年统计数据显示,化工行业每排放1吨温室气体,可以为其他行业减排2.1~2.6吨温室气体,净减排量为1.1~1.6吨。我再给你举一些数据:1970年以来,欧洲化学工业产值增长60%,能耗水平不变,温室气体排放量则降低30%。1974~2005年,美国化工单位产值的能耗下降50%,其温室气体排放总量下降13%。能耗降低就意味着温室气体的减排,因为能源最终要转化成碳排放的。2001~2007年,巴西的化学工业产值增长30%,而能耗则降低25%。所以,我的定义是:化工行业是低碳经济的重要支柱。

  化工低碳技术层出不穷


  记者:根据化工行业的特点,您认为这个行业实行低碳经济的思路分几个层次?


  史献平:首先当然是改变能源结构。不同能源种类的碳排放量不同。煤炭因为主要成分是碳,碳排放量最多。天然气的碳排放量就少得多,因为天然气的主要成分是氢原子量多的甲烷,氢也能提供能量。这样在同等热能释放的情况下,天然气的碳排放相对要少。以甲醇为例,煤头和天然气头制甲醇碳排放的差距是比较大的。煤头的碳排放比天然气头的要多出两倍以上。另外风能、核能、太阳能等,这些都是碳排放量少的能源。通过改变能源结构,能够很好地促进碳减排。但一个国家的能源结构是由本身能源禀赋来决定的。我国富煤贫油少气,想多用天然气不现实。

  记者:那么只能退而求其次了?


  史献平:是呀。其次就要通过调整产品结构,改变工艺路线,采用新的工艺,让化工产品向低碳化发展。碳排放比较大的工艺,首先是氧化过程。在氧化过程中,有大量的原料经氧化生成二氧化碳。可以说有氧化,必然有二氧化碳排放。第二是强吸热反应,需要提供热能。第三是电化学过程。比如烧碱,1吨烧碱就要耗电2000多千瓦时。我们国内大部分都是火电,其碳排放可想而知。第四是制冷过程,耗电量大。第五是分离过程。升温降温才能实现分离,一般能耗都比较高。第六是高压反应。而改进工艺促进碳排放的办法:一是催化剂技术。催化剂本身不参与反应,但可以加速反应和提高反应强度。原本需要高温长时间反应的,采用催化剂后能够在相对低温和短时间内完成反应。二是通过能源管理降低能源单耗,提高能源利用率。这方面是国内企业关注的重点。因为这点不仅减排,而且能让企业看到切实的效益。三是减少电化学工艺的使用。电化学是化工生产中一个非常重要的工艺,但有些是可以用其他工艺来代替的。四是采用生物工艺。一方面生物工艺的原料都是可再生的;另一方面生物工艺过程中的化学反应比较温和,耗能少。

  记者:目前世界上有所谓的低碳化工工艺吗?


  史献平:有,还很多。例如氯碱工业,通过离子膜法生产技术取代隔膜法,能够降低电耗。如果我国的100万吨隔膜法制碱改造为离子膜法制碱,综合能耗可节约标煤412万吨。还有烧碱中的整流技术。液体烧碱蒸发技术用三效逆流改造三效顺流,可更充分合理地利用加热蒸汽的热量,生产1吨烧碱可节省蒸汽1吨。有些国家还最新开发出一些低碳节能技术。比如加拿大TCI公司推出低排放的绿色甲醇工艺,天然气用量低,二氧化碳排放少,每生产1吨甲醇排放100千克二氧化碳。而现在国内大多数甲醇工艺要生产1吨甲醇,需排放300~700千克二氧化碳。再比如美国Exelus公司开发的制取苯乙烯的低能耗工艺。该工艺利用甲苯与甲醇进行侧链烷基化反应。常规的乙苯脱氢路线能耗高,同时产生大量甲烷排放。而此工艺一方面可节省成本,每吨苯乙烯可节约成本350~400美元;另一方面可以减少温室气体排放。如果美国苯乙烯生产商都采用这一新的工艺,可使美国苯乙烯生产中的温室气体排放量减少约5%。而利用回收废物也能减少碳排放。例如美国GE公司开发了“绿色”途径生产基于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的树脂和聚碳酸酯(PC)混配物,该方法将有助于节能、减少温室气体排放和减少消费后的废物产生。另外生物化工在促进低碳方面也不乏例子。杜邦公司推出由可再生资源生产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产物。与被替代物PTMEG相比,Cerenol 产品碳排放量大大降低,因为它可节约40%的非可再生能源,并可减少42%的温室气体排放。Cerenol产品已在美国和加拿大生产。杜邦公司采用Cerenol产品制造的热塑性弹性体已于2007年底前推向市场。

  全社会低碳离不开化工

  记者:还有其他层次吗?


  史献平:还有一个重要层次,那就是生产帮助其他行业减排的产品。虽然化学工业自身是碳排放强度较高的行业,但在促进减排过程中做出的贡献更大。我刚才提到2005年的数据,就很有说服力。这就意味着,没有化工行业,温室气体排放量不仅不会降低,反而会增加。


  记者:化工行业具体能提供什么样的低碳技术呢?

  史献平:仅人们在日常生活中能够接触到的就有这样几项。


  保温材料。减排原理:保温→减少热量损失→减少燃料消耗→减排。你知道吗?建筑物内75%的热量是通过外墙散失的。通过有效的保温方案可节能60%。2005年,全世界由于保温材料的使用而减少的温室气体排放量为24亿吨。建筑物保温可通过外墙保温层、保温板、保温墙和密封胶来完成。3种常用保温板材料为膨胀聚苯板(EPS)、挤塑聚苯板(XPS)和聚氨酯材料(PU)。2005年,这3种材料在亚洲的消耗量为112万吨、北美为88万吨、欧洲为85万吨。预计2030年,保温材料使用将使温室气体减排量达到56亿吨。现在又有一些新技术,如巴斯夫公司开发的用聚苯乙烯和水泥混合制成墙体砖,本身不用加保温层就可以有保温作用。有一次我去瑞典,屋里相当暖和,但是暖气却并不烫手。这就源于他们的保温材料好。他们在墙体建设时,在两墙之间放了一层保温材料聚氨酯。最近又有一种更新的节能材料——纳米级的气溶胶,可以用于窗户的两层玻璃之间。

  化肥农药技术。减排原理:提高产量→减少耕种面积→减排。农业生产排放的温室气体量也非常大。在欧洲,农业生产排放的温室气体约占总排放量的10%。在全球范围内这个比例更高,约为16%。有人统计,如果不用化肥和农药,不同地区的农作物会减产30%~85%。如果不使用农药和化肥,全世界要养活这么多人,需要让现有耕地面积翻一番。如果全部用有机法耕作,将需增加11亿公顷的土地才能达到同样产量。通过使用化肥和农药,全世界可减排温室气体16亿吨/年。


  照明节能。减排原理:节电----减少发电量----减排。节能灯具不是化工生产的,但是它所用原料荧光粉、散热涂料等,都是我们化工产品。

  塑料包装材料,主要包括LDPE、HDPE、PP、PVC、PS、EPS、PET。减排原理:降低材料重量----减排。主要被替代材料为:玻璃、钢板、铝材、波纹板、纸和纸板、饮料罐、木材。碳足迹都是按质量单位来计算。在同等重量下,塑料包装材料可以比薄钢板、铝材等包装更多东西。通过降低重量,来实现碳足迹的减量。使用塑料包装材料造成的二氧化碳减排量为2.2亿吨/年,其中使用塑料膜和塑料瓶形成的减排量分别为0.67亿吨/年和0.97亿吨/年。

  船舶涂料。减排原理:减少航行阻力→节油→减排。涂料可以起到防腐作用,并减少海洋生物在船体上的附着,使船舶使用寿命延长和航行阻力减少,降低燃油消耗。据国际航运协会统计,按每年消耗燃料油约为2.2亿吨计算,在涂料的12年使用寿命中,净减排量为1.9亿吨。

  合成纤维。减排原理:延长使用寿命----减少消耗量----减排。原本棉制衣物1年就被损坏,而合成纤维材料10年才被损坏。2005年,全球消耗1476万吨聚酯和156万吨尼龙,形成净碳减排量13000万吨。


  汽车塑料部件。减排原理:减重----节油----减排。汽车可行驶里程按15万千米计算,全世界汽车生产消耗塑料为1040万吨/年。根据汽柴油的二氧化碳碳足迹,同时考虑到汽柴油车的比例及乙醇和生物柴油的影响,可以得出结论:因使用汽车塑料部件每年而形成的碳减排量约为1.2亿吨二氧化碳。

  其他还有低温洗涤剂、油品添加剂、塑料管道、碳纤维风叶、多晶硅等化工产品也功不可没。核能中核燃料的提纯和生产也要用到化工技术。汽车尾气中三元催化剂的使用,也减少了温室气体的排放。

  记者:您提供了如此丰富的实例和数据,相信所有化工人士都会感到骄傲的!

      近年来,化工企业越来越注重在生产过程中节能减排。


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