蒲田，胡建清，周紅軍1,，徐春明1,*

1 中國石油大學(北京)重質(zhì)油全國重點實驗室，北京 102249

2 中國石油大學(北京)新能源與材料學院，北京 102249

3 重質(zhì)油全國重點實驗室碳中和聯(lián)合研究院，北京 102249

4 山東石油化工學院，東營 257061

0 引言

自工業(yè)革命以來，大氣層中溫室氣體(GHG,Greenhouse Gas)的快速增長，導致全球氣溫上升、極端天氣、冰川融化等一系列環(huán)境惡化問題，預計21 世紀全球溫度會上升5.8 ℃左右[1]，嚴重威脅人類未來的生存環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展。面對日益嚴峻的氣候危機，《巴黎協(xié)定》提出將本世紀全球平均溫升控制在2℃以內(nèi)，并將全球溫升控制在較工業(yè)化時期前水平的1.5 ℃以內(nèi)[2]，控制溫室氣體排放已成為世界應對氣候變化的重要任務。各類溫室氣體中，二氧化碳(CO2,Carbondioxide)濃度的增加被認為是導致全球氣溫升高的直接原因[3]。自1750年到2022年間，大氣層CO2濃度由280 ppm增至420 ppm[4]，碳排放增量明顯。工業(yè)活動是引致碳排放量增加的主體，其中電力、鋼鐵、水泥和煉化4 個行業(yè)約占全球CO2排放量的40%。能源消耗方面，鋼鐵、水泥和煉化工業(yè)占工業(yè)總能耗的30%以上[5]。煤炭、石油和天然氣等化石燃料為主的能源消費結(jié)構[6]且缺乏規(guī)模化應用的減碳負碳技術，是碳排放量急劇增加的內(nèi)在因素，其打破了自然固有的碳源與碳匯平衡。當前萌芽的世界能源革命是對碳減排目標任務的積極響應，諸多國家政府已制定碳減排技術路線，明確“碳達峰”與“碳中和”的階段性目標和時間點[7]。

2020年9月，中國宣布2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”的目標(以下簡稱“雙碳”)，將其納入生態(tài)文明建設的整體布局[8]，社會生產(chǎn)活動逐漸由傳統(tǒng)能耗“雙控”過渡為碳排放“雙降”指標體系，高耗能高碳排放的電力、鋼鐵、水泥及煉化等行業(yè)面臨嚴峻的節(jié)能降碳形勢。相比于電力、鋼鐵和水泥行業(yè)，煉化工業(yè)的碳排放規(guī)模并不顯著，但單位GDP的碳排放量高于工業(yè)行業(yè)平均水平[9]，是典型的高耗能高碳排放行業(yè)。煉化工業(yè)過程的特點表現(xiàn)為既是能源消費利用大戶，又是能源產(chǎn)品與合成化學品供應的核心環(huán)節(jié)，其碳減排路徑不僅涉及已形成共識的能源消費結(jié)構調(diào)整和新能源替代技術[10]，還包括工藝生產(chǎn)技術的革新迭代。煉化工業(yè)碳減排路徑中，綠電綠氫為主導的新能源技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展是首要前提，綠電供能的電化工/電供能技術是耦合傳統(tǒng)工藝與新能源產(chǎn)業(yè)的紐帶橋梁，研究分析各技術領域的發(fā)展現(xiàn)狀，對煉化工業(yè)實現(xiàn)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展至關重要。

鑒于煉化工業(yè)碳減排目標的實現(xiàn)涵蓋新能源、綠電、綠氫、電化工、電供能及綠色能源產(chǎn)品等領域，是多技術經(jīng)濟領域交叉融合的系統(tǒng)工程。雖已有CO2捕集及高值化利用、轉(zhuǎn)化合成綠色化學品等相關綜述性文章報道[11-13]，但聚焦于上述領域的綜合性分析評述相對較少。本文首先描述國內(nèi)煉化工業(yè)面臨的節(jié)能降碳形勢，其次歸納以綠電綠氫為主線的新能源技術發(fā)展所帶來的機遇，再次綜述電化工/電供能技術發(fā)展前沿，進而闡明綠電綠氫技術耦合的煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型思路，最后總結(jié)煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的未來前景與技術攻關突破方向。

1 國內(nèi)煉化工業(yè)節(jié)能降碳形勢

1.1 行業(yè)特征與節(jié)能降碳困境

煉化工業(yè)是國民經(jīng)濟支柱性產(chǎn)業(yè)之一，是國家能源戰(zhàn)略安全和經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎。煉化工業(yè)的特征是物質(zhì)流與能量流耦合緊密，物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)換過程相伴相生。物質(zhì)流體現(xiàn)為將碳基原油轉(zhuǎn)化為能源化學品(汽、煤、柴)、化工原料(三苯三烯)及其衍生化學品，能源化學品最終以燃燒供能的方式被利用并產(chǎn)生碳排放。能量流體現(xiàn)為原油加工過程由不同能量形式與能級的冷、熱、電能驅(qū)動，部分能量以化學能方式進入目標產(chǎn)品。碳減排目標導向下，煉化工業(yè)的本質(zhì)特征不會改變，區(qū)別在于隨著新能源替代而發(fā)生的產(chǎn)品結(jié)構變化，能源化學品減少，化工產(chǎn)品增加，即“減油增化”[14]。

化工產(chǎn)品社會需求總量方面，不斷增長的需求量使得煉化工業(yè)仍處于上升期，預計到2050年，輕烯烴、芳烴及甲醇需求量較2017年將增加40%~60%[15]。特別是高端化工產(chǎn)品，例如特種工程塑料、高端有機硅、高端膜材料等則面臨產(chǎn)能短缺[16]和國外技術“卡脖子”的問題，相關技術的突破也將引起不容忽視的需求增量。在原油加工深度和產(chǎn)業(yè)鏈方面，傳統(tǒng)煉廠裝置向煉化一體化轉(zhuǎn)型進程中，也勢必增加額外的能耗，僅就裂解制乙烯過程而言，傳統(tǒng)烯烴廠蒸汽裂解裝置的能耗約為500~600 kgEo/t[17]。

客觀現(xiàn)實表明，未來化工產(chǎn)品需求量的增加與加工流程的轉(zhuǎn)型，同煉化工業(yè)的節(jié)能降碳目標存在顯著矛盾，陷入該困境的主要原因：一方面是煉化工業(yè)目前仍主要采用傳統(tǒng)熱加工流程技術，能源消費總量大；另一方面是能源消費結(jié)構以碳基化石燃料為主體，碳排放量大。因此，煉化工業(yè)要實現(xiàn)節(jié)能降碳目標，需突破上述原油加工技術瓶頸和新能源與煉化行業(yè)間壁壘。

1.2 能源消費總量與消費結(jié)構

煉化工業(yè)與日常生產(chǎn)生活息息相關，石油化工產(chǎn)品廣泛用于交通、紡織、軍事、能源、電子和農(nóng)業(yè)等眾多領域。煉化工業(yè)在社會發(fā)展中的基石性作用使其能源消費總量和碳排放量居高不下，成為典型的高能耗高碳排放行業(yè)。國內(nèi)“富煤、少油、缺氣”的資源稟賦特征，導致了煤炭利用過程為主的能源消費結(jié)構。根據(jù)國家發(fā)展和改革委員會數(shù)據(jù)[18]，2022年國內(nèi)能源消費結(jié)構，如圖1 所示。

圖1 2022年國內(nèi)能源消費結(jié)構Fig.1 Domestic energy consumption structure in 2022

煉化工業(yè)能源消費總量大和能源消費結(jié)構偏頗的問題凸顯，一方面是新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展暫不完善或新能源供能體系與煉化工業(yè)耦合深度不足；另一方面是煉化工業(yè)作為能量需求側(cè)，其系統(tǒng)內(nèi)部能量利用效率低，即加工技術不夠先進。

1.3 加工技術與轉(zhuǎn)型升級路線

自20 世紀50年代，新中國在上海建成第一座煉油廠以來，國內(nèi)煉化工業(yè)的原油加工量和工藝技術取得了巨大的發(fā)展。原油加工量方面，2020年全球煉油能力51.09 億噸/年，形成以亞太、北美、中東和歐洲為主體的全球4 大煉油中心[19]，中國已成為全球第一煉油大國。工藝技術方面，國內(nèi)煉廠逐漸由前期小型分散的燃料型或燃料-潤滑油型發(fā)展為大型集中式的煉化一體化裝置，其正是原油材料屬性增強的有力佐證。當前，眾多石油化工專家提出國內(nèi)煉化工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的對策和路徑，主要包括：

1)煉油化工一體化、規(guī)模化和集群化的發(fā)展方向，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)煉油裝置與乙烯芳烴裝置獨立建設的簡單分散思路，采用煉油與化工物料互供、能源資源和公用工程共享共用的綜合發(fā)展模式，提升加工流程的操作彈性，淘汰落后產(chǎn)能裝置，提高裝置設備的利用率[20]；

2)貫徹綠色發(fā)展理念，配合行業(yè)發(fā)展趨勢，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構，滿足市場差別化需求，提高能源和資源利用效率。注重分析餾分油的利用價值，減油增化，宜化則化，宜芳則芳，重視烯烴生產(chǎn)原料多元化和低碳工藝技術應用，優(yōu)化配置烯烴原料路線[21-22]；

3)構建新型高效煉化工業(yè)能源系統(tǒng)，發(fā)展綠電/綠氫產(chǎn)業(yè)，考慮光能、風能、核能及生物質(zhì)等低碳能源替代技術，協(xié)同優(yōu)化物料加工與能源消費結(jié)構，開展裝置內(nèi)優(yōu)化、系統(tǒng)間熱集成、裝置間熱聯(lián)合、低溫余熱綜合利用和公用工程系統(tǒng)優(yōu)化等技術節(jié)能工作[23-24]；

4)研發(fā)引進高效的能源利用過程強化技術和高選擇性低能耗的加工技術，降低能源需求[25-26]。如，原油直接制烯烴技術，提高“三烯”(乙烯、丙烯和丁二烯)收率[27]。重視“分子煉油”概念，突破傳統(tǒng)原油切割分餾煉制工藝，開發(fā)分餾、萃取、吸附等物理與化學反應過程耦合的石油煉制新工藝[28]。耦合超重力強化、精餾強化、微化工強化及換熱強化等技術形成低能耗煉油技術[29]。

綜合分析，無論是原油加工體量增加還是低碳轉(zhuǎn)型升級的迫切需求，在國內(nèi)新能源發(fā)展背景下，未來原油加工技術的革新理應發(fā)源于中國。中國石油大學(北京)重質(zhì)油全國重點實驗室研究團隊組建“電化工”研究課題組，致力于煉化工業(yè)核心且高耗能的乙烯裂解過程技術創(chuàng)新研究，開發(fā)電(綠電)供能重構傳統(tǒng)原油蒸汽裂解技術，歷經(jīng)3 代課題組的迭代于2018年獲得突破，目前正處于工業(yè)化示范階段[17]，而國外陶氏化學(DOW Chemicals)與巴斯夫(BASF)等公司于2021年才相繼公布進行電供能蒸汽裂解技術開發(fā)，預計分別于2025年和2023年進行技術示范[30-31]。

2 綠電和綠氫新能源技術發(fā)展

2.1 新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇

“雙碳”戰(zhàn)略目標的提出，加速了國內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)世界領先地位的確立，為國家能源體系結(jié)構調(diào)整提供有力支撐。據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，截至2022年底，國內(nèi)新能源發(fā)電裝機總規(guī)模達到12.7 億千瓦，總裝機比重達到49%，其中風力和光伏發(fā)電裝機規(guī)模7.6 億千瓦，預計新能源發(fā)電裝機占比將持續(xù)增加[32]。當前已頻現(xiàn)的綠電消納與電網(wǎng)調(diào)峰的問題將愈演愈烈。新型能源系統(tǒng)面臨的難題是如何在空間地域和時間尺度層面實現(xiàn)高效的源荷匹配。電網(wǎng)特高壓技術和“西電東輸”思路是空間層面源荷匹配可行解決方案，相關研究和技術已較為成熟，本文暫不贅述。時間尺度的源荷匹配需求，促使儲能技術的飛速發(fā)展。儲能技術是電網(wǎng)或能源系統(tǒng)調(diào)峰的有效輔助措施，通過“充電”和“放電”過程交替，實現(xiàn)電網(wǎng)柔性調(diào)峰的作用，但其區(qū)別于新能源(綠電)的消納，因儲能過程仍是源、荷與儲能系統(tǒng)間“能量流”的關聯(lián)，其調(diào)控變量局限于能源系統(tǒng)內(nèi)部。相較于儲能技術，以綠電制綠氫為核心的電化工將物質(zhì)流與能源系統(tǒng)耦合，既可以消納新能源生產(chǎn)化學品，又可以利用氫或甲醇作為供能介質(zhì)反哺能源系統(tǒng)，是新能源消納和電網(wǎng)調(diào)峰的更有效舉措。新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為電化工/電供能技術的創(chuàng)新提供契機，為煉化工業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型帶來重大機遇。

2.2 儲能技術的調(diào)峰作用

新能源在綠色低碳環(huán)保和促進能源結(jié)構轉(zhuǎn)型等方面的優(yōu)勢已不言而喻，但新能源利用過程中亦存在諸多客觀難題，例如太陽能和風能存在間歇性、不穩(wěn)定和環(huán)境因素敏感等問題，限制其大規(guī)模應用和未來發(fā)展[33-34]。通過推進“新能源+儲能”技術模式，彌補無光無風期的電力缺口，消除短期發(fā)電波動，實現(xiàn)調(diào)峰和平衡供需[35]，是推進新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和電網(wǎng)安全穩(wěn)定的重要技術方向。

儲能技術是將新能源轉(zhuǎn)化為其它形式的可儲存能源，并經(jīng)逆向物理化學過程供應能源[36]，如何實現(xiàn)高效率、快速響應轉(zhuǎn)換是許多學者的研究重點。儲能系統(tǒng)可按儲能技術和儲存能量釋放的時間來分類。按儲能技術分為：1)機械儲能，如飛輪、抽水蓄能和壓縮空氣等；2)熱能儲能，如熔鹽、水和油等；3)電化學儲能，如燃料電池、液流電池和超級電容器等[36-37]。按能量釋放時間分為：1)短期放電(秒至分鐘)，如飛輪、超級電容器等；2)中期放電(分鐘至小時)，如燃料電池和液流電池；3)長期放電(小時到天)，如各類電池、抽水蓄能和壓縮空氣等[36-37]。如前所述，儲能技術的調(diào)峰作用局限于源荷時間尺度的匹配，并不能解決能量流向物質(zhì)流轉(zhuǎn)換的科學問題，即對源荷“總量”的匹配束手無策，進一步則依賴于以綠電制綠氫為核心的電化工/電供能技術發(fā)展。

2.3 綠電制綠氫技術地位

氫是自然界中存在最為廣泛的元素，氫原子結(jié)構的特殊性使其在地球上主要與其它元素組成化合物的形態(tài)存在，如H2O、NH3及CH4等，單質(zhì)形態(tài)的H2具有熱值高、燃燒利用無污染等優(yōu)點，是優(yōu)質(zhì)的清潔能源。自19 世紀70年代美國通用汽車公司技術研究中心提出“氫經(jīng)濟”概念以來，眾多氫能學術成果和戰(zhàn)略布局相繼發(fā)布。Kakoulaki等[38]評估了歐洲27 國和英國的電力及氫能需求，證明利用可再生能源發(fā)電可滿足歐洲所有電力及綠氫替代灰氫的需求。廣東佛山舉行的2021 聯(lián)合國開發(fā)計劃署氫能產(chǎn)業(yè)大會上，中國科學院院士徐春明闡述了氫能在未來國家能源結(jié)構調(diào)整中的重要性，并提出氫能是未來發(fā)展的方向，但還需要一定的技術和行業(yè)沉淀[39]。

從氫源角度分析，全球大約有95%的H2源于煤和天然氣制氫，大規(guī)模利用綠電制氫的技術尚處于起步階段[40]。國內(nèi)主要以煤制氫、天然氣重整制氫或煉廠干氣制氫為主[41]。碳減排背景下，H2在傳統(tǒng)資源屬性的基礎上，被賦予能源和介質(zhì)兩類新的屬性：1)資源屬性，H2是各類煉化工業(yè)加氫過程的原材料，氫最終以物料形態(tài)進入化工產(chǎn)品；2)能源屬性，煉化工業(yè)尾氣、干氣及副產(chǎn)氣等富含氫的資源，經(jīng)分離富集后，除作為資源供生產(chǎn)利用，還可作為能源產(chǎn)品輸出，供氫燃料電池汽車等終端利用；3)介質(zhì)屬性，利用綠電電解水制氫，再轉(zhuǎn)化為甲醇等能源產(chǎn)品，替代化石能源或輔助電網(wǎng)調(diào)峰。綜合分析，以綠電驅(qū)動的電解水制氫技術在能源、煉化甚至全工業(yè)范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)型中處于橋梁樞紐的地位，如圖2 所示。

圖2 綠氫的生產(chǎn)及應用Fig.2 Production and application of green hydrogen

現(xiàn)階段電解水制氫技術的發(fā)展除受制于催化劑和電解效率的機理性問題外，還取決于綠電的價格。隨著政策導引和光伏風電技術進步，國內(nèi)綠電電價有望在2030年降至0.1 元/kWh，綠氫成本亦會達到可接受的技術經(jīng)濟范圍內(nèi)。工業(yè)領域中，通過綠電電解水制得綠氫，替代化石燃料燃燒實現(xiàn)低碳或零碳排放，可促進煤電、鋼鐵、煉化、水泥等領域的產(chǎn)業(yè)重構[42]，煉化工業(yè)中，通過耦合綠電、綠氫、電化工及電供能技術，被世界各國普遍認為是未來綠色低碳化發(fā)展的方向。

3 電化工/電供能前沿技術分析

3.1 電氣化技術的概念

電氣化(Electrification)技術在化工領域已有廣泛的應用，其直觀解釋：直接利用電供能，用以加熱或驅(qū)動機械工作的過程為直接電氣化；間接使用電，合成具有更高能量密度的替代原料為再電氣化[43]。Kranenburg等[44]以Power-2-X的形式將電氣化分為4類。芬蘭的Aalto出版專著詳細介紹電氣化的相關內(nèi)容[45]?；陔姎饣夹g概念，利用綠電制綠氫技術屬于間接(再)電氣化范疇。直接電氣化技術的電必須是以零碳綠電為前置條件，否則易陷入違背用能過程分析原理(?分析或能級分析)的誤區(qū)。新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景下，工業(yè)直接電氣化技術繼第二次工業(yè)技術革命后，再次成為技術熱點。煉化工業(yè)角度來看，直接與間接電氣化技術均是以電供能的形式驅(qū)動完成目標物質(zhì)流與能量流的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換過程。本文將電氣化技術泛化為“電化工/電供能”技術，以便綜合分析和研究已報道的技術成果。電化工/電供能前沿技術研究和發(fā)展，主要包括電熱直接轉(zhuǎn)換、電熱間接轉(zhuǎn)換、電與電化學能轉(zhuǎn)化技術。

3.2 電熱直接轉(zhuǎn)換技術

3.2.1 感應加熱

感應加熱利用高頻低壓電流通過導體或線圈，產(chǎn)生高速變化的交變電磁場，將需要加熱的磁化材料置于該電磁場中，材料切割交變磁力線而產(chǎn)生渦流，使得材料原子無規(guī)則碰撞產(chǎn)生熱能，從而達到加熱目的。該技術具有能量轉(zhuǎn)換效率高(大于90%)、加熱位置精準且升溫均勻等優(yōu)點，可實現(xiàn)高達3000 ℃的可控溫度，已廣泛應用于金屬焊接、熱處理和表面硬化等領域[46-47]。Aasberg-Petersen等[48]研究發(fā)現(xiàn)，普通外部加熱傳遞熱量的方式只有約50%的能量用于催化反應，剩余部分因受傳熱約束而損失。Ritchey等[49]于1956年利用感應加熱強化重油/瀝青的回收，并申請相關專利。Almind等[50]在感應加熱蒸汽甲烷重整反應中，測試不同感應線圈頻率和幾何形狀對系統(tǒng)效率的影響。Li等[51]研究柴油的高溫裂解性能，發(fā)現(xiàn)反應條件限制在高溫(1800 ℃)短時(8.24 ms)時更有利于乙炔的產(chǎn)生，并得到電化學性能良好的副產(chǎn)物炭黑。

基于電磁感應加熱原理，直接對催化劑供能進行均相/多相催化轉(zhuǎn)化是化工生產(chǎn)中新的發(fā)展趨勢。Bursavich和Abu-Laban等研究發(fā)現(xiàn)，利用電磁感應使靶向催化劑上直接感應產(chǎn)生熱量[52]，相較外部供熱方法，可有效防止催化劑降解、結(jié)焦和結(jié)垢，顯著提高催化劑使用壽命[53-54]。Ceylan等[55]于2008年開創(chuàng)性地在感應加熱催化連續(xù)流有機合成方面取得突破。Zadra?il等[56]實現(xiàn)可控催化劑加熱和樣品的可控合成。Asensio等[57]利用感應加熱對苯乙酮選擇性加氫脫氫，證明磁性納米顆粒在溶液中感應加熱催化的潛力。Niether等[58]研究感應加熱耦合可再生能源供能的電化學過程，為傳統(tǒng)工業(yè)與新能源技術的耦合集成提供新思路。Gholami等[59]研究復合材料在感應加熱下CO2的吸附和解吸率，揭示感應加熱應用于電氣化碳捕集和商業(yè)化潛力。

3.2.2 介電加熱

按工作頻率的不同，介電加熱技術可分為微波加熱(900~3000 MHz)和射頻加熱(10~30 MHz)。射頻加熱因長波的特性，加熱穿透性好，最高可達2000 ℃。但被加熱材料的形狀要求較高，而微波加熱則適用于加熱形狀復雜的材料。兩者工作原理與感應加熱類似，都是利用高頻電磁場促使被放入其中的材料發(fā)生劇烈分子運動，從而產(chǎn)生熱量。不同之處在于介電加熱可用于不導電的材料，同時還具有加熱響應快、設備簡單、材料處理量大等優(yōu)點，被廣泛應用于烘干、預熱、快速加熱等工業(yè)過程中[60-61]。Ramcharan等[62]研究將射頻加熱和溶液萃取耦合的低功率環(huán)保技術，瀝青回收率可達70%。

3.2.3 電鍋/弧爐

電鍋爐利用電阻加熱的原理，即電流通過電阻產(chǎn)生熱效應實現(xiàn)加熱，通過控制電流大小實現(xiàn)對加熱溫度的控制。電阻加熱存在熱損耗大的顯著問題，但低成本、加熱范圍廣(最高可達2000 ℃)、結(jié)構簡單等優(yōu)勢，使其在干燥、固化、加熱和消毒等領域有著廣泛的應用。通常，非金屬的加熱效率基本可達100%[61]。大型的電鍋爐普遍采用電極加熱的方式，包括將電極直接放入鍋爐水中的浸沒式和將鍋爐水噴射至電極上的噴射式兩類。能量轉(zhuǎn)換過程是利用水的電阻直接加熱產(chǎn)生蒸汽而實現(xiàn)，電能基本全部轉(zhuǎn)化為熱能，表現(xiàn)出能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境友好、操作簡單等優(yōu)點[63]。電鍋爐技術產(chǎn)熱水或工業(yè)蒸汽，可替代或降低傳統(tǒng)化石燃料鍋爐的負荷，助力碳減排目標實現(xiàn)[64]。研究報告顯示，歐洲部分行業(yè)針對可再生能源間歇性的特點，實施供電高峰期利用電鍋爐代燃氣鍋爐的策略，滿足能源密集型行業(yè)高壓蒸汽利用的同時，避免了CO2排放和額外能源消耗[65-66]。

電弧爐技術是利用通電電極與導電材料間所產(chǎn)生的高壓電弧來實現(xiàn)加熱的過程。高溫電弧直接接觸熔化材料的方式，具有控溫精確、熱效率好、適用條件廣等優(yōu)點。電弧溫度可達3000 ℃以上，常用于生產(chǎn)鑄鐵、碳鋼、合金鋼及回收利用鋼材[61]。同傳統(tǒng)煉鋼流程相比，電弧爐技術可省去采礦、選礦、燒結(jié)、球團和焦化過程，大幅縮短生產(chǎn)工藝流程，源頭降低能源需求和碳排放[67]。

3.3 電熱間接轉(zhuǎn)換技術

3.3.1 機械熱泵

機械壓縮式熱泵是適用于煉化工業(yè)的一類典型電供能技術，通過電能驅(qū)動壓縮機可實現(xiàn)煙氣、凝結(jié)水蒸氣、廢水和廢熱的再利用。該類技術可將工業(yè)過程排棄的廢熱以接近100%的效率回收再利用，節(jié)能降碳優(yōu)勢顯著。在造紙、化工和金屬加工領域中的干燥、蒸發(fā)及蒸餾工段有著廣泛應用。性能系數(shù)(COP，Coeきcient of performance)是評價熱泵能效的通用指標。機械熱泵較高的COP優(yōu)勢(300%~700%)使其能夠利用廢熱并提供高達165 ℃的蒸汽、熱水或熱空氣，在電能替代化石燃料供熱方面表現(xiàn)出巨大潛力[60]。Arpagaus等[68]詳細綜述了熱泵的技術進展、市場潛力、制冷劑發(fā)展和工業(yè)應用潛力等內(nèi)容。日本北海道生物乙醇(Hokkaido Bioethanol,Japan)利用熱泵回收乙醇蒸餾過程中的廢熱，大幅降低系統(tǒng)的運行成本和碳排放[69]。日本三菱重工集團(MHⅠ Group)正嘗試用綠電驅(qū)動熱泵取代鍋爐，并對技術可行性和進展進行詳細分析[70]。歐洲各國也廣泛應用熱泵回收廢熱、供熱/供冷集成、提高燃氣鍋爐效率等，以降低能源消耗和碳排放[71-72]。

3.3.2 等離子體

等離子體技術是利用強電流通過氣體引起部分或全部電離產(chǎn)生等離子體，與穿過其中的電子介質(zhì)互相碰撞而產(chǎn)生熱能[73]。等離子體技術目前雖然存在設備復雜、維護困難等問題，但其具有溫度調(diào)節(jié)方便、加熱溫度高和無污染等優(yōu)勢，被廣泛應用于廢料熔化、合金鋼/鐵礦石處理、焊接和切割等工業(yè)流程。特別地，部分等離子加熱技術可用于非導電材料供熱，是未來取代傳統(tǒng)工業(yè)鍋爐或冷熱物流換熱方式的選擇之一[61]。煉化工業(yè)中，利用等離子體技術實現(xiàn)乙炔生產(chǎn)的赫爾斯(Huls)工藝已成功商業(yè)化[74]。Delikonstantis等[75]研究通過等離子反應器以甲烷為原料生產(chǎn)乙烯的方法，并核算電力成本和技術經(jīng)濟性間的關系。其他領域[76-77]如合成氨、甲烷重整/分解和乙烯生產(chǎn)等也有報道。

3.3.3 紅/紫外線

紅外加熱技術與電阻加熱類似，其不同點在于加熱材料與通電電阻不接觸，而是通過加熱電阻升溫到目標溫度后，利用所產(chǎn)生的紅外輻射實現(xiàn)熱量傳遞。紅外加熱技術按波長可分為短、中和長波紅外加熱，其中短波長加熱最高溫度可達2200 ℃?？紤]到紅外輻射的特殊性，該技術更適合于無復雜形狀且表面平坦的材料加熱，對高耗能需求的材料加熱效果優(yōu)勢不明顯，目前主要用于干燥、表面處理、涂層固化等領域[60-61]。

基于相同能量轉(zhuǎn)換原理的紫外線加熱技術，其特殊性在于加熱的同時能夠引發(fā)介質(zhì)的化學變化。例如，紫外線加熱技術用于涂料或粘合劑固化。在紫外光照射下，涂料或粘合劑中含有光引發(fā)劑發(fā)生聚合反應，實現(xiàn)固化或粘接。紫外線加熱技術雖然存在設備維護繁瑣，使用壽命短的缺點，但具有固化粘接質(zhì)量好，能耗少，效率高等優(yōu)點，使其成功應用于涂料、印刷、粘接及半導體等領域[78]。

3.4 電化學能轉(zhuǎn)化技術

3.4.1 電化學反應

電化學反應是采用綠電供能驅(qū)動電化學反應，生產(chǎn)高附加值化學品的過程。電化學反應與傳統(tǒng)以高溫或高壓為反應條件的化工流程相比，優(yōu)勢表現(xiàn)為以下方面：1)電化學反應由所施加的電勢(電壓)控制，反應條件溫和，避免因高溫高壓條件造成的潛在危險，同時防止熱損失和催化劑失活等問題[79]；2)電化學反應中的陰極和陽極區(qū)域被膜分隔，分別發(fā)生氧化和還原反應，縮減分離步驟；3)電化學反應操作靈活且可通過模塊化實現(xiàn)反應規(guī)模調(diào)控。

電化學反應技術的優(yōu)勢使其利于同分布式電網(wǎng)耦合，將不穩(wěn)定的光伏風電資源轉(zhuǎn)化為高能量品位的化學品或能源產(chǎn)品，為綠電調(diào)峰消納提供有力支撐[80-81]，促進新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如，電化學反應將CO2、N2等轉(zhuǎn)化為高附加值燃料、肥料和低碳化學品等。

3.4.2 電化學固碳

電化學反應促進CO2轉(zhuǎn)化利用方面，Dinh等[82]利用堿性電解質(zhì)中銅催化劑將CO2轉(zhuǎn)化為乙烯，在引入聚合物氣體擴散層的條件下，探究150 h內(nèi)乙烯選擇性的變化情況。Wang等[83]通過原位沉積，設計了一種Cu(100)晶面選擇性暴露和保持的新型催化劑，實現(xiàn)CO2高效電催化還原生成乙烯及C2+產(chǎn)物。De等[84]研究基于分子Mn-corrole-CP的催化劑，實現(xiàn)CO2高選擇性電催化還原為乙酸，對分子催化劑更高效地實現(xiàn)CO2電化學還原研究具有指導意義。Fan等[85]設計由Li離子誘導生成豐富晶界(GB)的高活性和穩(wěn)定性的Bi催化劑，在全固態(tài)反應器中將CO2電化學還原為高濃度(接近100 wt.%)的甲酸，實現(xiàn)長達100 h的高穩(wěn)定性反應。荷蘭Avantium公司致力于將捕獲的CO2轉(zhuǎn)化為氨、尿素、甲醇、甲酸和硝酸等化學品，目前與2021年在德國RWE發(fā)電廠成功將CO2轉(zhuǎn)化為甲酸鹽，并穩(wěn)定運行超過1000 h[86]。

3.4.3 電化學固氮

電化學反應固氮合成化學品方面，McEnaney等[87]設計基于Li介導循環(huán)，耦合可再生能源電力實現(xiàn)N2和H2O在常壓下合成氨的新方法，緩解傳統(tǒng)哈伯—博世法(Haber-Bosch process)中化石能源消耗和碳排放量大的問題。Li等[88]制備一系列Ru摻雜的Pd催化劑，將N2電化學氧化生成硝酸鹽，用于替代傳統(tǒng)的硝酸鹽合成工藝。Long等[89]提出一種新的電化學脫硝制氨方法，利用市售Cu作為電極，將NO通過電化學合成氨，實驗結(jié)果表明氨產(chǎn)率達到哈伯—博世法的工藝水平，并保持100 h的穩(wěn)定運行。Fu等[90]開發(fā)25 m2有效面積的氣體擴散電極連續(xù)流動電解槽，將N2還原和H2氧化過程耦合，實現(xiàn)連續(xù)電化學合成氨，法拉第效率可高達61%。

3.5 技術綜合對比分析

通常情況下，多數(shù)化工反應過程為吸熱或需維持高溫高壓反應條件，溫度控制在100 ℃~1000 ℃不等，而利用可再生能源發(fā)電，將零碳電能轉(zhuǎn)換為熱能，為化學反應供能是有效的節(jié)能減排措施。前述電化工/電供能技術已在工業(yè)中部分應用，隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電化工/電供能技術或?qū)⒁鹦碌难芯繜岢?，考慮到應用范圍、優(yōu)點和溫度區(qū)間等因素，簡要總結(jié)現(xiàn)有電化工/電供能的技術適應性，見表1。

表1 電化工/電供能技術總結(jié)Table 1 A review of electrochemical/ electrification technology

綜合分析已報道的電化工/電供能技術，其在煉化工業(yè)中的應用情景包括：感應加熱可用于石腦油裂解制烯烴、重油/瀝青回收、甲烷蒸汽重整、加氫/脫氫等流程；電鍋/弧爐可替代傳統(tǒng)燃氣鍋爐，提供熱水和高溫高壓工業(yè)蒸汽等；熱泵技術耦合蒸汽動力系統(tǒng)回收工業(yè)余熱，替代或降低鍋爐負荷；等離子體可用于工業(yè)鍋爐替代、過程強化和廢棄物處理等；紅/紫外線可用于廢水處理等；電化學可將捕獲的CO2和N2等轉(zhuǎn)化為高附加值化學品。此外，未提及的電化工/電供能技術在煉化工業(yè)中的大規(guī)模應用還處于開發(fā)和試驗階段，需進一步分析驗證。

4 煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型思路

國內(nèi)煉化工業(yè)尚處于發(fā)展中期，依靠勞動力成本優(yōu)勢、代加工模式和資源驅(qū)動型方式所形成的產(chǎn)業(yè)鏈，存在排放大、能耗高和供給側(cè)結(jié)構性矛盾顯著等問題，高端產(chǎn)品產(chǎn)能不足與核心技術不夠領先的短板明顯。“雙碳”戰(zhàn)略目標下，煉化工業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型升級刻不容緩。在新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和電化工/電供能技術的引領下，中國煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的本質(zhì)是傳統(tǒng)工藝過程改進革新中的再電氣化，輔以減碳負碳技術，其中的“電”主要是光伏風電或核電，即“綠電”；“氣”主要是綠電電解水制氫氣，即“綠氫”。煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型思路的概念化框架，如圖3 所示。

圖3 煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型思路概念化框架Fig.3 Conceptual framework for green and low-carbon transformation of refining-chemical industry

煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型思路主要涵蓋零碳能源耦合、能量流集成電供能、物質(zhì)流集成電化工和減碳負碳技術4 個主要方向，各技術內(nèi)容互相依存，協(xié)同促進煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。零碳能源耦合是首要前提，能量流集成電供能是優(yōu)先選擇，物質(zhì)流集成電化工是關鍵核心，減碳負碳技術是最終保障。

4.1 零碳能源耦合

新能源產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的同時，已衍生出光伏風電富裕而導致的負電價現(xiàn)象，眾多企業(yè)也已開始布局可再生能源氫能供應鏈和產(chǎn)業(yè)體系，實現(xiàn)電氫耦合協(xié)調(diào)推進優(yōu)化源—網(wǎng)—荷—儲體系。政策引導和地理區(qū)域優(yōu)勢使得綠電成本快速下降，為零碳能源耦合煉化工業(yè)實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型創(chuàng)造了有利條件[91]。政府工作報告及各部委相繼發(fā)布新能源行業(yè)發(fā)展支持政策和目標，有力支撐零碳能源與煉化工業(yè)的耦合[92-93]。國內(nèi)光伏風電組件成本的下降和負電價現(xiàn)狀表明，經(jīng)濟性層面零碳能源與煉化工業(yè)耦合的時機已來臨，而技術可行性上取決于電化工/電供能技術的成熟度。此外，生物質(zhì)是天然的“零”碳排放能源，在煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型中是不容忽視的能源類型。生物質(zhì)能源的開發(fā)利用由來已久，區(qū)域發(fā)展與生物能源產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的思路不斷更新。美國?？松梨诠?ExxonMobil)聚焦于藻類、玉米秸稈、柳枝稷以及垃圾填埋場微生物等材料，生物質(zhì)中得到甲烷并生產(chǎn)先進生物燃料[94]。殼牌(Shell)亦在全球布局生物燃料生產(chǎn)與研發(fā)，如生物柴油、生物乙醇、可再生壓縮天然氣等[95]。中國石油大學(北京)徐春明院士團隊已完成村鎮(zhèn)固體廢棄物干發(fā)酵技術研發(fā)，主要用于生產(chǎn)生物天然氣、綠氫和生物航油供發(fā)電和供熱，固體沼渣則用來做肥料，實現(xiàn)了固廢的高值化利用[96]。

4.2 電供能與能量流

傳統(tǒng)的煉化工業(yè)以常減壓→催化裂化→蒸汽裂解為主線，采用加熱爐+冷熱電聯(lián)供(CCHP，Combined Cold，Heat and Power)的能源系統(tǒng)供能，實現(xiàn)原油至產(chǎn)品的加工轉(zhuǎn)換，能量則遵循化學能→熱能/電能→化學能/廢熱的基本規(guī)律。煉化工業(yè)中各裝置物料加工的目的雖有不同，但能量的利用存在共性，即高品位的能量逐級利用，除部分以化學能的形式進入產(chǎn)品外，其余則最終以廢熱形式排棄耗散。無論采用何種類型的能源供能，能效提升始終是一項不可或缺的手段。自上世紀70年代能源危機爆發(fā)以來，相關能效提升技術的研究熱度居高不下，相關研究成果大量涌現(xiàn)，總體可歸納概括為：1)大范圍內(nèi)集成功/熱交換網(wǎng)絡，集成應用實施熱泵、制冷和發(fā)電等多類型技術，采用熱電聯(lián)產(chǎn)、園區(qū)及區(qū)域供熱等集成策略[97]，實現(xiàn)熱量的高效回收利用；2)針對煉化工業(yè)熱能需求的特點，利用蒸汽再壓縮及熱泵循環(huán)技術供能，可節(jié)約15%~20%的能量[98]；3)設備和過程強化，如采用微型反應器、整體反應器和旋轉(zhuǎn)圓盤反應器等[99]。

碳減排目標新形勢下，煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型秉持“節(jié)流”理念的同時，更應注重“開源”策略，以分離提純?yōu)槔瑢⒒瘜W混合物分離提純所涉及的過程如蒸餾，約占世界能源消耗的10%~15%，若分離提純過程使用零碳能源供能，每年可減少40 億美元運行費用及1 億噸碳排放[100-101]?！伴_源”策略主要體現(xiàn)為綠電直接供能和電子燃料(eSAF，如綠氫、綠甲醇等)替代煤、石油和天然氣。本文重點綜述的電磁感應、等離子體、介電加熱及機械熱泵等電供能技術，屬于綠電直接供能。電供能技術以能級最高的電能為驅(qū)動，提供物料轉(zhuǎn)化過程所需的各類型能量，該類技術應用的前提是綠電供應。能級角度分析，綠電直接替代CCHP系統(tǒng)供電，驅(qū)動壓縮機、空分和泵設備，具有最直觀的節(jié)能降碳效益。綠電轉(zhuǎn)化為熱能過程本身便造成了能量(?)的損耗，但綠電熱轉(zhuǎn)換過程中的?損耗并非無謂的浪費，而是具有兩方面的價值：1)綠電供能直接減少化石燃料產(chǎn)生的碳排放；2)?損耗相較于燃料的燃燒(800 ℃~1200 ℃)供能過程并不明顯，但能加速動力學層面的傳熱速率，利于生產(chǎn)設備的集中化、小型化和離散化。國內(nèi)外相關政府、企業(yè)及科研院所正積極部署實踐。日本和歐洲等國也在大力開發(fā)綠電驅(qū)動熱泵取代工業(yè)鍋爐、強化廢熱利用和能源高效轉(zhuǎn)換等技術[70-71]。eSAF替代燃料方面，DOW Chemicals和美國西南研究院(SwRⅠ)就“氫氣燃燒與節(jié)能乙烯生產(chǎn)集成”開展合作，將所開發(fā)的集成流化床氫氣燃燒技術用于取代傳統(tǒng)的蒸汽裂解技術，可實現(xiàn)高達75%~80%的碳減排[102]。

4.3 電化工與物質(zhì)流

依據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品需求，優(yōu)化設計適應性強的加工路線，研發(fā)高活性和穩(wěn)定性的催化劑，強化物料加工過程的時空效率是降低生產(chǎn)過程能耗和碳排的普遍且有效的舉措。例如，林德公司(Linde)研發(fā)的EDHOX乙烷氧化脫氫生產(chǎn)乙烯技術，有效減少能耗和碳排放[103]。DOW Chemicals和Linde于2023年建設凈零碳排放乙烯裂解裝置和衍生品工廠開展合作，建設世界級規(guī)模的空分和自熱重整綜合體，預計將為全球乙烯產(chǎn)能實現(xiàn)20%脫碳[30]。

創(chuàng)新性地耦合電化工電解水制氫技術，將綠電能量流賦予H2、CO2及N2等物質(zhì)流，生產(chǎn)綠色化學品或替代化石燃料供應，是更具顛覆性的節(jié)能降碳思路。煉化工業(yè)約60%的氫來自化石燃料制灰氫[104]，利用電解水制氫取代傳統(tǒng)化石燃料制氫，可大幅減少化石能源利用和CO2排放。Shell在萊茵能源化工園區(qū)煉油廠，集成綠氫技術生產(chǎn)低碳燃料，預計到2030年可將傳統(tǒng)燃料減少55%[105]，在荷蘭鹿特丹也建設相關設施，用于取代灰氫生產(chǎn)低碳汽油、柴油和航空燃料[106]。英國石油公司(BP)于2023年在西班牙瓦倫西亞利用綠氫支持煉油廠轉(zhuǎn)型脫碳，可將生物燃料產(chǎn)量提高兩倍[107]。中國石油大學(北京)徐春明院士團隊與合成氨尿素頭部企業(yè)瀘天化集團簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，在寧夏寧東開展綠氫合成綠氨、綠甲醇和綠尿素裝置的重構和技術開發(fā)及示范[108]。更進一步地，提出電供能重構傳統(tǒng)蒸汽裂解的電烯氫技術，通過傳統(tǒng)蒸汽裂解技術的再電氣化，開發(fā)出利用感應加熱供能的煉化一體化電烯氫技術。將乙烷、LPG、芳烴、石腦油和石油等原料蒸汽裂解生產(chǎn)三烯三苯等化學品的同時，利用置換出的干氣通過干重整生產(chǎn)合成氣，為煉化企業(yè)減排降耗提供有力支撐[17]，該技術目前已進入工業(yè)示范化階段。國外DOW Chemicals和Shell在2020年才簽署聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，布局電加熱蒸汽裂解爐加速乙烯蒸汽裂解流程低碳化技術[109]，BASF、沙特基礎工業(yè)公司(SABⅠC)和Linde也于2021年簽署同的合作協(xié)議，項目預計于2023年啟動[31]。

4.4 減碳負碳技術

煉化工業(yè)、電化工電供能技術及零碳能源的耦合集成，初步實現(xiàn)物質(zhì)流與能量流的關聯(lián)，客觀規(guī)律表明，物質(zhì)世界主要由碳、氫和氧3 種元素組成，引入以CO2為碳基的減碳負碳技術(CCUS)，通過CO2捕集，將其與綠氫生產(chǎn)合成氣(CO和H2)、甲醇、尿素或其他高附加值低碳化學品，是煉化工業(yè)乃至全部行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的最終保障[110]。

在工業(yè)實踐方面，自2007年以來，全球已宣布的CCUS的項目有30 個，大部分集中在美國和歐洲區(qū)域，中國和其他區(qū)域也計劃實施相關項目[111]。煉化工業(yè)與CCUS技術耦合，實現(xiàn)低碳化應用，有以下幾個方面：1)CO2與含氫資源重整，利用捕獲的CO2與電解水制氫、甲烷和水耦合，用以制合成氣生產(chǎn)低碳燃料、甲醇、尿素、生物航油、乙烯、丙烯、聚乙烯和聚丙烯等低碳化學品，實現(xiàn)CO2的高值利用[112-114]；2)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化，利用藻類捕獲生產(chǎn)過程中的CO2轉(zhuǎn)化為高工業(yè)價值的脂類，再利用脂類生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，如生物燃料、燃料添加劑、潤滑劑、表面活性劑和生物復合材料等[115-116]；3)燃料電池耦合，該技術易整合進現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，在電力產(chǎn)生和熱能供應的同時，實現(xiàn)CO2的高效捕集與濃縮，大幅提高能源利用效率，減少碳排放[117-118]；4)除以上方式外，捕獲的CO2經(jīng)處理后，還可用于碳酸飲料[119]、酸中和劑[120]和殺蟲劑[121]等其他用途[115]。

煉化工業(yè)與CCUS技術耦合，還存在其他方面的應用：1)提高采收率(EOR)，與油氣田結(jié)合，利用CO2注入枯竭的油氣藏用以驅(qū)油驅(qū)氣，延長油氣田的開采周期，是目前經(jīng)濟且廣泛的CO2利用途徑[122-123]；2)油氣及鹽水儲層封存，利用鹽水儲層和枯竭的油氣儲層是理想的CO2儲存方式，還可轉(zhuǎn)換為永久的CO2儲存地點[123-124]；3)礦物碳酸化，將捕獲的CO2注入富含堿性礦物的地下，就地與含鈣或含鎂礦物發(fā)生化學反應，生成穩(wěn)定的碳酸鹽[125-126]；4)生物存儲，通過在化工廠周圍大量種植樹木或培養(yǎng)藻類，也是一種生態(tài)友好型碳捕獲與封存策略，但目前工業(yè)中大規(guī)模實施還需要更多資源消耗和環(huán)境影響評估[127]。

5 結(jié)論與展望

煉化工業(yè)為社會發(fā)展供應大量化學品和能源產(chǎn)品的同時，也消耗大量的能源，以化石能源為主的能源消費結(jié)構最終導致嚴重的碳排問題。深化原油加工深度，增加高附加值產(chǎn)品的比重與節(jié)能降碳目標任務存在客觀矛盾，而新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展帶來的電價降低和調(diào)峰消納需求，為煉化工業(yè)耦合電化工/電供能技術實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型帶來新的機遇。電化工/電供能技術是實現(xiàn)煉化工業(yè)與新能源產(chǎn)業(yè)深度耦合的橋梁樞紐，國外DOW Chemicals、Shell和BASF等已相繼布局相關技術領域，國內(nèi)中國石油大學(北京)重質(zhì)油全國重點實驗室已進入工業(yè)化裝置示范階段。綜合零碳能源耦合、能量流集成電供能、物質(zhì)流集成電化工和減碳負碳技術領域的煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型思路，符合物質(zhì)流與能量流融合的工業(yè)社會發(fā)展客觀規(guī)律，是煉化工業(yè)乃至社會層面實現(xiàn)碳中和目標的可行解決方案。

在煉化工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型進程中，應圍繞所述4個技術行業(yè)領域突破攻關。零碳能源耦合方面，研發(fā)高效低成本光伏、風力發(fā)電組件促進綠電、綠氫及綠熱等零碳能源的價格降低，同時積極開展煉化、水泥、鋼鐵、電網(wǎng)、新能源和儲能等行業(yè)間的合作，打破行業(yè)壁壘，以煉化行業(yè)引領帶動相關產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型；能量流集成電供能方面，推進煉化工業(yè)(再)電氣化技術設備的研究與應用，重點圍繞電熱轉(zhuǎn)換技術推廣應用和eSAF轉(zhuǎn)化替代過程能效提升展開；物質(zhì)流集成電化工方面，依據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品需求調(diào)整優(yōu)化加工路線，研發(fā)高效、高選擇性的原油加工技術和催化劑，同時加強綠氫、綠氨、綠甲醇產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)和應用實踐；減碳負碳技術方面，根據(jù)CO2濃度差異的物化性質(zhì)，研究高效的適應性捕集技術和CO2轉(zhuǎn)化利用技術，在電氫高品位能源的驅(qū)動下循環(huán)利用CO2，形成新型綠碳產(chǎn)業(yè)。隨著各技術領域的發(fā)展與協(xié)同推進，國內(nèi)煉化工業(yè)將有望早日實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型，并引領全球走向綠色低碳發(fā)展新階段。