煉化行業復雜性與碳排放之間的關系

李承卓，馬丹竹，牛 皓，劉廣鑫，石 磊

(1.遼寧石油化工大學 石油與天然氣工程學院，遼寧 撫順 113000；2.生態環境部 環境工程評估中心，北京 100012； 3.浙江清華長三角研究院，浙江 嘉興 314000；4.南昌大學 資源與環境學院，江西 南昌 330031)

應對全球氣候變化已成為人類共同面對的挑戰，煉化行業是工業領域僅次于電力和鋼鐵的第三大溫室氣體排放源[1]，貢獻了約為全球工業溫室氣體排放總量的6%[2]，日趨成為關注的焦點。2020年，中國承諾在2030年和2060年分別實現碳達峰和碳中和的目標(“雙碳”目標)，作為擁有全球第二大石油煉化產能的國家，2021年原油一次加工能力達9.1×108t[3]，其溫室氣體排放量約占全國工業溫室氣體排放總量的17%[4]。因此，探索中國煉化行業的綠色低碳轉型發展路徑，對中國“雙碳”目標的實現具有重要意義。

煉化行業作為能源消耗和碳排放密集型行業，通過不同的煉油工藝和技術組成的復雜工藝網絡，以一定能源為代價，將不同原油轉化為特定產品[5]。近年來對煉化行業碳排放問題的研究尺度可分為工藝及產品尺度、全球和國家尺度。針對工藝尺度，吳明等[6]結合物質流分析和生命周期評估方法，對煉油廠各環節的隱含碳排放進行了計算，發現隱含碳占總排放量的23%，其中開采環節和煉化環節隱含碳排放分別占隱含碳總量的46%和54%。馬丹竹等[7]進一步對碳排放影響因素進行了分析，通過建立催化裂化工藝單元碳素流模型，發現反應再生子系統是催化裂化工藝單元的主要碳排放源，加熱爐燃燒效率是影響反應再生子系統的主要因素。針對產品尺度，陳宏坤等[8]借鑒歐洲煉油廠二氧化碳排放系數，對2005—2010年中國煉化主要產品二氧化碳排放量和總排放量進行了估算，發現燃燒排放是最大的碳排放源，催化劑再生工藝是工藝排放中的最大排放源，該結論與其他研究一致[9]。針對全球和國家尺度，Lei等[10]通過構建全球煉油廠不同CO2排放量模型來核算煉化行業碳排放量，結果顯示2018年煉化行業碳排放量達到1242 Mt，相比于2000年增加了24%。Gielen等[11]對日本煉化行業進行了減排潛力分析，發現溫室氣體排放量最多可減少7.70%。

綜上，現有研究主要將煉化行業視為“黑箱”或僅針對特定煉油廠及主要工藝單元和產品進行局部研究，鮮有工藝尺度上的系統性研究，這是煉化行業具有高復雜性而無法準確定量評估所致。煉化行業的高復雜性主要表現為3個方面：①原油是復雜的多組分混合物，且物化性質隨產地不同具有顯著差異；②生產工藝復雜，涉及多變量協調生產過程；③產出產品的復雜，煉化行業產出產品譜系化且受原料、市場、工藝等多重因素共同作用和影響。

基于煉化行業復雜性特征，筆者針對工藝尺度調研了研究對象相關數據，通過構建煉化工藝單元拓撲結構模型，計算復雜性指數和單位原油加工量排放的二氧化碳量(簡稱單位碳排放量)，對其進行分類并分析了產品特征和碳排放特征；進一步分析了復雜性和碳排放關系并進行量化；最后基于上述研究對3種減排路徑進行分析，以期為中國煉化行業實現“雙碳”目標提供一定的理論支撐。

1 研究模型

1.1 研究對象

筆者調研了中國煉化行業的工藝配置、加工能力、產品信息等數據，篩選了原油一次加工能力超過1.5 Mt/a的煉油廠作為研究對象，其累計加工能力約占全國一次煉油總加工能力的87%。同時，鑒于煉化產品種類繁多且工藝復雜，工藝尺度上以生產大宗產品的工藝單元為研究對象。其中所涉煉油工藝單元包括常壓蒸餾(ADU)、汽油加氫(HG)、催化裂化(FCC)、催化重整(CCR)、石腦油加氫(HN)、芳烴抽提(AE)等；化工工藝單元包括乙烯裂解(EC)、聚丙烯(PP)等。煉化工藝單元拓撲結構模型如圖1所示。

1.2 復雜性計算

煉油廠是將原油轉化為多種產品的大型復雜工廠，通常含數十種工藝單元，且各工藝單元間相互聯系構成復雜拓撲結構[12-13]。加之行業壁壘致使碳排放系統基礎數據缺失，基于工藝單元尺度進行碳排放核算具有較大的復雜性。為得到某時刻的復雜性指數，筆者引入Nelson復雜性概念(Nelson[14]將不同能力和加工技術的煉油廠的性能水平聯系起來，量化了煉化行業流程單元的類型及其產能；Farrar[15-16]對復雜性因子清單進行了更新并延續至今)，并對煉油廠復雜性進行量化。

ADU—Atmospheric distillation unit；AP—Asphalt unit；AE—Aromatics unit；AY—Alkylation unit；AN—Acrylonitrile unit； BU—Butadiene extraction unit；CCR—Continuous catalysis reforming unit；CK—Delayed coking unit； C4—Hydrocarbons containing four carbon atoms；C1—C5—Hydrocarbons containing up to five carbon atoms； DDU—Decompressor distillation unit；EC—Ethylene cracking unit；EO/EG—Ethylene oxide/ Ethylene glycol unit； FCC—Fluidized catalytic cracking unit；GE—Gasoline etherification unit；GF—Gas fractionation unit； GCH—Gasoline cracked hydrogenation unit；HK—Kerosene hydrogenation unit；HW—Wax oil hydrogenation unit； HS—Resid desulfurization unit；HD—Diesel hydrogenation unit；HG—Gas oil hydrotreating unit； HN—Naphtha hydrotreating unit；HP—Hydrogen producing unit；HR—Hydrocarbon recovery unit； HDPE—High density polyethylene unit；LO—Lubricating oil unit；LDPE—Low density polyethylene unit； MTBE—Methyl tert-butyl ether unit；PSA—Pressure swing adsorption unit；PP—Polypropylene unit； PDH—Propane dehydrogenation unit；SP—Desulfurization unit；SM—Styrene unit圖1 煉化工藝單元拓撲結構模型Fig.1 Topology structure model of process unit in refining and chemical industry

1.2.1 復雜性因子計算

Nelson將復雜性因子定義為某工藝單元相對于按能力歸一化的常壓蒸餾成本[14]，計算如式(1)所示。

(1)

式中：CF(Ui)為工藝單元Ui的復雜性因子；C(Ui，Qi)為工藝單元Ui的成本，104CNY；C(U0，Q0)為常壓蒸餾單元的成本，104CNY；Qi為工藝單元Ui的處理能力，104t/a；Q0為常壓蒸餾工藝單元的處理能力，104t/a；下角標i為工藝單元，包括常壓蒸餾(ADU)、瀝青(AP)、芳烴抽提(AE)、烷基化(AY)、丙烯腈(AN)、丁二烯抽提(BU)、催化重整(CCR)、延遲焦化(CK)、減壓蒸餾(DDU)、乙烯裂解(EC)、環氧乙烷/乙二醇(EO/EG)、催化裂化(FCC)、汽油醚化(GE)、氣體分餾(GF)、煤油加氫(HK)、蠟油加氫(HW)、渣油加氫(HS)、柴油加氫(HD)、汽油加氫(HG)、石腦油加氫(HN)、制氫(HP)、輕烴回收(HR)、聚丙烯(PP)、丙烷脫氫(PDH)、潤滑油(LO)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、甲基叔丁基醚(MTBE)、苯乙烯(SM)。

1.2.2 復雜性指數計算

Nelson將煉油廠各下游工藝單元所處理原油相對于常壓蒸餾工藝單元的百分比乘以對應的復雜性因子，將各工藝單元的計算結果相加的總和定義為復雜性指數[17]，計算如式(2)所示。

(2)

式中：CIRj為煉油廠Rj的復雜性指數；下角標j為煉油廠序號。

1.3 碳排放核算

碳排放核算遵循政府間氣候變化專門委員會發布的排放核算指南(IPCC 2006)和中國石化工業的溫室氣體排放核算方法及報告指南[18]。核算過程如下：①結合所調研數據及已有文獻確定工藝單元碳排放系數(由于計算系數時已考慮間接碳排放，未避免重復計算，后續不再考慮這部分內容)；②計算碳排放量；③計算單位碳排放量。

首先利用所調研數據計算工藝單元碳排放系數，如式(3)所示。

(3)

式中：EFi為工藝單元Ui的碳排放系數，tCO2/t；ADi為工藝單元Ui消耗標煤量，t；ADel為工藝單元Ui的電力消耗量，kW·h；ADht為工藝單元Ui的蒸汽消耗量，GJ；EFce為標煤的碳排放因子，2.47 tCO2/t；EFel為電力供應的碳排放因子，tCO2/(kW·h)；EFhe為熱力供應的碳排放因子，tCO2/GJ。

基于IPCC排放核算指南(IPCC 2006)計算煉油廠Rj的總碳排放量(AERj，104t/a)和單位碳排放量(ERj，tCO2/t)，如式(4)和式(5)所示。

AERj=∑(Qi×EFi)

(4)

ERj=AERj/QRj

(5)

式中：QRj為煉油廠Rj的原油一次加工能力，104t/a。

1.4 情景設置

在“雙碳”目標的背景下，煉化行業的低碳化可以從原料、能源、技術三方面入手。原料減排技術方面，氫氣作為煉化工藝過程的重要原料，當前制氫主要是以天然氣原料為主的灰氫技術，綠氫在煉化工藝中應用可大大降低碳排放。能源減排技術方面，主要能耗之一的電力使用為碳排放的重要來源，綠電使用將解決電力消耗領域的碳排放問題。技術減排方面，碳捕集、利用與封存(CCUS)技術可作為手段，通過捕集、利用或封存產生的CO2，助力凈零碳排放。

因此，筆者基于原料、技術、能源三方面減排技術，設置3種情景分析并討論不同減排措施發展模式下的減排潛力，具體如下：

情景1：綠氫替代灰氫[19]。該情景中，考慮中國氫能源技術尚未成熟，前期未利用，綠氫供給中后期占比顯著增大。因此，設3個時期2020—2029年、2030—2039年、2040—2050年的綠氫占比分別為0、50%、100%。

情景2：CCUS技術[20]。該情景中，CCUS技術日趨成熟，前期占比較低，中后期逐步全面應用。因此，設3個時期2020—2029年、2030—2039年、2040—2050年的CCUS技術應用占比分別為10%、20%、50%。

情景3：綠電供給[21]。該情景中，隨著電加熱爐逐漸廣泛布置，未來可取消傳統能源加熱方式，采用綠電替代火電。因此，設3個時期2020—2029年、2030—2039年、2040—2050年的綠電占比分別為30%、60%、100%。

1.5 數據來源

本研究中核心數據包括各工藝單元加工能力、碳排放系數及復雜性因子。其中，工藝單元加工能力、所耗外購蒸汽和電力數據、碳排放系數來源于各企業的實際調研和以往的研究[22-23]；復雜性因子采用Farrar給出的復雜性因子清單[16]；燃料平均碳排放因子來源于IPCC清單。

2 結果分析

2.1 煉化行業特征分析

煉油廠的復雜性由其生產工藝和工藝單元所決定，而其工藝技術路線和工藝單元又受到原油性質、消費市場的多重因素影響，從某種程度上煉油廠復雜性或復雜性指數反映了煉油廠的工藝特征和產品體系。結合煉油廠復雜性指數和工藝單元特征，將中國煉油廠分為簡單煉油廠(1≤CI<6)、復雜煉油廠(6≤CI<19)和一體化煉油廠(19≤CI)3類。其中，復雜煉油廠為中國煉化行業主要類型煉油廠，其數量為45個，占據煉油加工總能力的58%。簡單煉油廠和一體化煉油廠數量則分別為29和10個，共占據煉油加工總能力的42%。

不同類型煉油廠的產品結構分布情況見圖2。簡單煉油廠普遍加工負荷較低、加工深度不夠，所加工原料來源為國產原油，以生產運輸類汽柴油、航煤等成品油為目的，產品附加值較低。因此，工藝單元的設計通常包括常壓蒸餾、催化重整單元等，其產品結構呈現以直餾石腦油和直餾汽油為代表的輕質直餾餾分油和直餾柴油為代表的中質餾分油為主、減壓渣油為輔的特征，其產量占比分別為35%、25%、25%，如圖2所示。以格爾木煉油廠為代表的典型簡單煉油廠，配套1.5 Mt/a常壓蒸餾、0.9 Mt/a催化重整工藝單元，年產0.47 Mt汽油、0.34 Mt柴油、0.34 Mt減壓渣油等。

復雜煉油廠較之簡單煉油廠，進口配額原油占比69%，國產原油占比14%，其他原油占比7%，剩余部分為國產渣油等。其中，國產原油包括勝利油田、遼河油田等地產出的原油等。煉油廠除生產各種汽油、煤油、柴油輕質燃料外，利用催化裂化、芳烴抽提工藝單元生產苯、甲苯、二甲苯等化工原料。因此，工藝單元的設計通常包括常壓蒸餾、催化裂化、渣油加氫、延遲焦化等，其產品結構呈現以輕質餾分油和中質餾分油為主、重質餾分油和氣體產品為輔的特征，其產量占比分別為48%、33%、8%、5%。以中國石油克拉瑪依石化分公司為代表的典型復雜煉油廠，配套9 Mt/a常壓蒸餾、2.6 Mt/a催化裂化、1.5 Mt/a延遲焦化工藝單元，年產0.6 Mt潤滑油、1.0 Mt瀝青等產品。

一體化煉油廠工藝組成和工藝單元配置有別于傳統燃料型煉油廠。煉油廠上游工藝以燃料加工為基礎，下游配套乙烯及聚烯烴工藝形成復雜工藝系統。因此，工藝系統的設計通常包括常壓蒸餾、催化裂化、乙烯裂解、芳烴抽提工藝單元等，其產品結構呈現由原本生產輕質產品和中質產品的特征，轉型成以化工產品為主、中質餾分油和輕質餾分油為輔的特征，其產量占比分別為41%、30%、20%。以恒力石化(大連)煉化有限公司為代表的典型一體化企業，基于煉油板塊，配套1.5 Mt/a乙烯裂解工藝單元和4.5 Mt/a芳烴抽提工藝單元，年產4.50 Mt芳烴、9.92 Mt汽煤柴油品，11.82 Mt聚丙烯等煉化產品。此外，?？松梨?惠州)在建煉油廠采用原油直接裂解制輕質烯烴技術，配套1.60 Mt/a乙烯裂解、0.95 Mt/a聚丙烯工藝單元等，計劃生產1.21 Mt/a聚乙烯、0.85 Mt/a聚丙烯等高附加值的高端聚烯烴產品，實現了“油轉化”。

GAS—Gas product；LD—Light distillate；MD—Middle distillate； HD—Heavy distillate；CP—Chemical products； Other—Other products；SR—Simple refinery； CR—Complex refinery；IR—Integrated refinery圖2 不同類型煉油廠的產品結構分布Fig.2 Product structure distribution of different types of refinery

2.2 煉化行業碳排放特征分析

單位碳排放量受空間分布及工藝配置影響，不同類型煉油廠間呈現顯著差。從區域分布看，單位碳排放量與地理位置密切相關，整體呈現空間分布不均、區域聚集現象。中國單位碳排放量最大的3個省份依次為山東、遼寧、廣東，簡單煉油廠中約45%的煉油廠位于山東省內，復雜煉油廠主要集中于這3個省份，這與其他研究結果一致[24-25]。此外，由于一體化煉油廠通常依托于具有完善港口設施的深水大港建設，通常分布于東部沿海地區，其單位碳排放量明顯高于西南和西北地區。

圖3展示了不同類型煉油廠的主要工藝單元的碳排放貢獻分布情況。由圖3可知：從工藝單元看，不同類型煉油廠主要碳排放工藝單元差異較大。簡單煉油廠主要碳排放源為常壓蒸餾和渣油加氫工藝單元，分別占總碳排放量的80%和10%；復雜煉油廠中，常壓蒸餾、渣油加氫、催化裂化、芳烴抽提、制氫、催化重整等工藝單元分別占總碳排放量的9%、14%、37%、5%、8%、9%，其中，催化裂化的單位碳排放量為0.464 tCO2/t，為最大貢獻工藝單元；一體化煉油廠中，煉油板塊與復雜煉油廠主要碳排放源相同，但碳排放貢獻不同，分別占總碳排放量的4%、23%、15%、17%、17%、7%，而化工板塊的主要碳排放源為乙烯裂解工藝單元，占總碳排放量的6%。

ADU—Atmospheric distillation unit；AE—Aromatics unit； CK—Delayed coking unit；CCR—Continuous catalysis reforming unit； EC—Ethylene cracking unit；FCC—Fluidized catalytic cracking unit； HD—Diesel hydrogenation unit；HP—Hydrogen producing unit； HC—Hydrocracking unit；HS—Resid desulfurization unit； PDH—Propane dehydrogenation unit；Other—Other unit； SR—Simple refinery；CR—Complex refinery；IR—Integrated refinery圖3 不同類型煉油廠的主要工藝單元的 碳排放貢獻分布Fig.3 Contribution distribution of carbon emission from main process units in different types of refinery

2.3 復雜性與碳排放之間關系分析

單位碳排放量與復雜性指數之間關系如圖4所示。由圖4可知：隨著工藝單元體系“去油增化”轉型，復雜性指數范圍為1～37，單位碳排放量整體呈現先增加后降低趨勢；復雜性指數在1～25區間，單位碳排放量由0.04 tCO2/t增加至峰值1.00 tCO2/t；達峰后在復雜性指數介于25～37區間內增速減緩，單位碳排放量降至0.74 tCO2/t，降碳率達26%。

為進一步量化單位碳排放量與復發性指數間的關系，基于上述研究，擬合二者最優函數關系方程如式(6)所示。由擬合結果可知，單位碳排放量(y)與復雜性指數(x)的相關系數達到0.76，可見擬合優度好。

SR—Simple refinery；CR—Complex refinery； IR—Integrated refinery；FC—Fitting curve圖4 不同類型煉油廠的單位碳排放量(ERj)與 復雜性指數(CIRj)的關系Fig.4 Relationship between unit carbon emission (ERj) and complexity index (CIRj)of different types of refinery

(6)

2.4 情景分析

通過1.4節的情景設置，得到2020—2050年煉化行業在不同情景下單位碳排放量變化趨勢，結果如圖5所示。由圖5可知：一體化煉油廠在情景1中呈現快速地先增后降趨勢，而在情景2和情景3中均呈現持續下降趨勢，至2050年降碳率最大可達72%，可見一體化煉油廠中，綠氫替代灰氫技術是減排最有效措施。復雜煉油廠在3種情景中均呈現先增后降趨勢，降碳率分別達16%、66%、55%，可見復雜煉油廠中，CCUS技術和綠電供給是減排最有效措施。簡單煉油廠的單位碳排放量在3種情景中均呈現略微下降并趨于平緩趨勢，至2050年最大降碳率可達80%，可見簡單煉油廠中，綠電供給是減排最有效措施。

Scenario 1—Green hydrogen replaces gray hydrogen； Scenario 2—CCUS technology；Scenario 3—Green electricity supply； SR—Simple refinery；CR—Complex refinery；IR—Integrated refinery圖5 2020—2050年中國不同類型煉油廠在 不同情景下的單位碳排放量(ERj)Fig.5 Unit carbon emissions (ERj)of different types of refinery under different scenarios in China during 2020—2050

3 煉化行業排放特征與低碳路徑

3.1 煉化行業復雜性與碳排放特征解析

簡單煉油廠加工深度較低，在原料組成方面，通常加工以青海油田為代表的低質低硫的原油。原油性質中的API和硫含量決定是否配置轉換單元及生產輕質燃料油的能力[26]，對其能源使用影響顯著。該影響主要表現為2個方面：輕質低硫原油需要較少的轉化和脫硫；對于低質低硫原油，能源需求可由低碳燃料氣滿足，無需消耗燃料油等高碳燃料。因此，在工藝配置方面，簡單煉油廠工藝系統包括常壓蒸餾、催化重整工藝單元，其單位碳排放量較低，其中常壓蒸餾工藝單元為最大碳排放源，占總碳排放量的90%。同時，由于煉油廠加工流程簡單，投資成本較低，復雜性指數較小。此外，由于產品體系較大程度依賴于石油特性和工藝組成情況，煉油廠以生產運輸類汽柴油、航煤等成品油為目的。

復雜煉油廠依托東部沿海優質港口，在原料組成方面以科威特原油(API度30.77，含硫質量分數2.90%)和俄羅斯原油(API度31.00，含硫質量分數1.40%)為代表的進口中質高硫原油為主，國產低質低硫原油為輔。為滿足國內成品油及及化工原料需求，工藝系統通常包括常壓蒸餾、催化裂化、芳烴抽提工藝，以生產汽柴油、煤油等輕質燃料以及苯、甲苯、二甲苯等化工原料。其中，催化裂化工藝單元在催化劑再生過程中，煙氣中碳排放量占比高達20%[27]，成為了復雜煉油廠主要碳排放源之一。催化重整工藝單元和制氫工藝單元作為主要碳排放源，在生產氫氣過程中，碳排放量占比分別可達9%和8%，與其他研究結果一致[9]。

一體化煉油廠依托于沿海地區突出的區位優勢和便捷的儲運條件，在原料組成方面以國外科威特原油(API度30.77，含硫質量分數2.90%)、沙輕原油(API度34.11，含硫質量分數1.94%)、沙中原油(API度28.17，含硫質量分數3.08%)以及伊朗中質原油(API度29.60，含硫質量分數2.20%)為代表的中質高硫原油為原料[28]，平均API度有所下降即整體油種密度提升，降幅為1.33%，硫質量分數增幅為6.70%。因而一體化煉油廠工藝系統上游以燃料加工工藝為基礎，下游配套乙烯及聚烯烴工藝，這無疑增加了其能耗及碳排放量[29]。

目前，中國煉化行業產品端成品油產能過剩問題突出，煉油開工率處于較低水平。同時下游以聚乙烯為代表的化工終端產品的產能和需求呈現同步擴張趨勢[30]，可見下游工藝單元數量將急劇增加[31]。因此，工藝系統在煉油工藝系統基礎上配置乙烯及聚烯烴工藝，形成物料互為供需、工藝關聯的復雜系統，使復雜性指數均值達到20，但其單位碳排放量有所下降。該結果歸因于2點：①更復雜的煉油廠通常加工能力更大，拉低了單位碳排放量；②原料內部循環使其附加值調高25%[32]，降低了整體能耗。此外，部分煉油廠不具有完善的化工工藝系統，其碳排放量反而呈現更高水平。復雜的煉化工藝系統將煉油板塊中約25%的產品轉化為高價值煉化產品[33]，實現以生產汽油、柴油為代表的輕質燃油為主的“原料”到以聚乙烯、聚丙烯為主的“材料”的轉變。

上述分析可知，生產過程中必然存在碳排放，工藝配置、原料組成及產品形成的復雜性使煉化行業呈現不同的碳排放特征。如何推動中國煉化產業結構升級優化和一體化水平的進一步提高，是中國煉化行業面臨的嚴峻挑戰。

3.2 煉化行業碳中和減排路徑及潛力分析

中國煉化行業采取綠氫替代灰氫、CCUS技術、綠電供給3種減排措施在2030年前可實現碳達峰目標。一體化煉油廠較之其他2種類型煉油廠氫氣需求最大，采用綠氫替代灰氫技術對一體化煉油廠降碳最為有效，通過綠氫供給，即西部煉油廠布局可再生能源電解水制氫[34]，在滿足氫需求的同時，到2050年降碳率可達72%。此外，對于一體化煉油廠中以乙烯裂解工藝單元為代表的化工板塊，采用純綠電供能，至2050年降碳率可達32%，是相對有效的降碳措施。復雜煉油廠由于其復雜且完善的煉油工藝系統，需要消耗大量化石能源產電，因此當其全流程應用CCUS技術時，可通過碳吸附劑等手段將經不同維度的碳減排措施后存在的余碳進行捕獲[35]，輔以供給側通過以綠電為代表的綠色能源替代措施高效減碳[36]，降碳率最大可達66%，基本實現煉化行業碳中和目標。綠電供給對簡單煉油廠降碳最為有效，通過綠電供能替代其主要碳排放源的常壓蒸餾工藝單元依賴的傳統能源供能方式，至2050年其降碳率可達80%，這與其他研究一致[37]。

根據上述3種情景減碳分析可知，為實現碳中和目標，一體化煉油廠應以綠氫替代灰氫技術為主，輔以綠電相結合進行降碳；復雜煉油廠應以CCUS技術和綠電供給為主，輔以綠氫進行降碳；而簡單煉油廠通過常壓蒸餾工藝單元的純綠電供能轉型，降碳率可達80%，是其主要降碳措施。

4 結語與展望

本研究將中國煉油廠分為簡單煉油廠、復雜煉油廠和一體化煉油廠，進一步分析了其復雜性特征和碳排放特征，發現簡單煉油廠的產品譜系以直流餾分油和中質餾分油為主，主要碳排放源為常壓蒸餾工藝單元和渣油加氫工藝單元；復雜煉油廠的產品譜系以輕質餾分油和中質餾分油為主，主要碳排放源為催化裂化工藝單元；一體化煉油廠的產品譜系以化工產品為主，煉油板塊的主要碳排放源為渣油加氫工藝單元，化工板塊的主要碳排放源為乙烯裂解工藝單元。此外，本研究對中國煉化行業的減排路徑進行了潛力分析，發現中國煉化行業以綠氫替代灰氫技術、CCUS技術、綠電供給技術3種措施為抓手，將促使其如期實現“雙碳”目標。

未來，中國煉化行業為如期完成“雙碳”目標，應針對不同類型煉油廠因地制宜制定降碳方案。簡單煉油廠通過綠電供能轉型，降碳率最大將達80%，基本實現碳中和目標；復雜煉油廠應以CCUS技術和綠電供給為主，輔以綠氫進行降碳，降碳率最大將達66%；一體化煉油廠應以綠氫替代灰氫技術為主，輔以綠電相結合方式進行降碳，降碳率最大將達72%。