为深入贯彻落实党中央、国务院关于“做好碳达峰、碳中和工作”的决策部署,经报国家碳达峰碳中和工作领导小组办公室有关领导同志后,中国工业经济联合会自2022年起,从遴选示范、调查研究和宣传培育三个维度开展中国工业碳达峰“领跑者”企业遴选和研究工作,找出并宣传推广企业优秀成果与案例,助力工业领域更好地开展碳达峰和高水平质量的发展工作。
根据工作规划,中国工业经济联合会将在有关部委、地方政府和行业组织的支持下,持续做好中国工业碳达峰“领跑者”企业遴选和研究工作,到2025年累计找出300家,到2030年累计找出1000家中国工业碳达峰“领跑者”企业。其中,在2022年已经发布的42家首届“领跑者”企业基础上,今年10月已确定60余家2023中国工业碳达峰“领跑者”企业名单,将于2024年1月14日在安徽省合肥市举办的第二届中国工业碳达峰论坛上发布。
现将调研过程中了解到的一些优秀企业成果和案例进行系列报道,为各地方、行业、企业做好工业碳达峰工作,实现工业绿色低碳转型和工业高水平质量的发展提供参考借鉴。
陕西延长中煤榆林能源化工股份有限公司(以下简称“榆能化公司”)成立于2010年5月,注册资本135.39亿元,由延长石油与中煤能源共同投资,其中延长石油控股84.17%、中煤能源占股15.83%,主要负责煤油气资源综合利用项目的建设和运营管理等工作。煤油气资源综合利用项目分两期建设,总投资近400亿元,主要装置包含2×180万吨/年甲醇、2×60万吨/年甲醇制烯烃(DMTO)、150万吨/年渣油催化热裂解(DCC)和6套总产能为190万吨/年聚烯烃装置。其中一期项目于2011年6月开工建设,2014年7月一次试车成功,2015年8月转入商业运营;二期项目于2018年9月开工建设,2020年底建成投产,2021年7月转入商业运营。
目前榆能化公司是陕西省顶级规模、国内单厂规模领先的中高端聚烯烃供应商之一。自2015年转入商业运营至2023年10月底,公司累计生产聚烯烃产品1165.93万吨,实现出售的收益1127.16亿元、利润70.98亿元、税费152.21亿元。榆能化公司连续四届获评中国聚烯烃行业最具影响力企业,并先后荣获国家级绿色工厂、国家水效“领跑者”标杆企业、中国石化联合会能效“领跑者”标杆企业、陕西省先进集体、陕西省五一劳动奖状、陕西省“十三五”节能先进企业等荣誉称号30余项。2022年12月,煤、油、气资源综合利用低碳绿色循环集成创新项目获得第七届中国工业大奖。
煤油气资源综合利用集成技术首创“三种原料综合利用、三种原料参与经合成气制甲醇、两条路线制烯烃、三种副产气循环利用”的“3323”技术路线,即煤、天然气、DCC富氢气为原料生产MTO级甲醇,甲醇再经DMTO装置生产烯烃;重油经DCC催化裂解生产烯烃。在该技术路线中,煤经过气化、小比例变换(15%-26%)、净化(低温甲醇洗)得到的合成气(氢碳比低0.97:1)与天然气一段蒸汽转化得到的合成气(氢碳比高3:1)混合,达到甲醇合成所需的氢碳比(2.05-2.15),生产MTO级甲醇,作为DMTO装置原料生产烯烃,炼化副产渣油作为DCC装置裂解原料生产烯烃。2017年煤油气资源综合利用核心科技成果获得石化联合会科学技术进步一等奖、陕西省科学技术一等奖;煤-重油共气化制合成气技术获得陕西省科学技术二等奖。2019年,第二套煤油气资源综合利用项目在陕西延长石油延安能源化工有限责任公司推广应用;2020年12月,靖边煤油气资源综合利用项目填平补齐工程建成开车。煤油气资源综合利用项目具有以下特点:
1.碳氢互补优势显著。项目采用23项国内外先进的技术,将延长石油自有的煤、油、气资源综合深度转化,有效弥补了煤制甲醇“碳多氢少”和天然气制甲醇“氢多碳少”的不足,达到碳与氢的最佳配比,明显提高了资源利用效率。与现代煤化工项目相比,能源转化效率提高16.88%,达到61.88%,碳资源利用率提高17.74%,达到55.75%。
2.节能减排效果突出。2022年,项目吨甲醇综合能耗为1.2吨标煤,优于行业标杆值;吨甲醇水耗仅为1.78吨,吨产品综合能耗为1.85吨标煤,处于行业领先水平。每年减排二氧化碳600万吨以上,比同行业排放量减少60.38%,废渣、二氧化硫排放量分别减少61%、59%。榆能化公司2021年及2022年连续两年被评为国家级水效“领跑者”,陕西省“十三五”节能先进企业。
3.实现废水“近零排放”。该项目同步建成投运国内首套工业废污水处理系统,实现废水“近零排放”,废水回用率达到97%以上,解决了能化企业高浓盐水处理的瓶颈问题,为生态脆弱地区发展能源化工产业走出了一条新路子。作为全世界首套煤油气资源综合利用项目,榆能化公司实现了资源清洁高效转化与能化产业绿色低碳发展。针对“煤、油、气”综合化工废水高盐、高有机污染物及组分复杂等特点,系统性研究、集成,解决了废水中固体悬浮物、结垢离子、有机污染物多层次深度分离以及溶解性离子分质难题,一期启动项目建成日处理水量2万余吨(设计规模876m3/h)的工业化装置,一期填平补齐工程建成日处理量3万余吨(设计规模1300m3/h)的工业化装置。同时增加了两期项目相互连通管线,大幅度提升了“近零排放”系统的抗冲击能力,投运后产水水质达到《污水再生利用工程设计规范 GB50335-2002》标准,可全部作为循环水补水或脱盐水原水回用。
榆能化公司两期“近零排放”项目运作情况如下:其中一期启动项目总投资3.0948亿元,2014年7月20日建成投运,2015年进行技改提升,增加四效蒸发及纳滤分盐装置,已经连续处理高浓盐水近五千万吨。一期填平补齐工程总投资2.76亿元,2020年10月建成投运,目前总系统已达到设计处理量(即1300m3/h)且稳定运行,两期项目完成了废水再生回用及部分混盐资源化,同时向脱盐水站、循环水场及净水厂提供合格的回用水,成品硫酸钠盐达到《工业无水硫酸钠》(GB/T6009)Ⅲ类合格品并成功销售,成品氯化钠盐达到《煤化工副产工业氯化钠》(T/CCT002-2019)工业干盐合格品并成功销售,实现了环境效益和经济的效果与利益的双赢。
1.实施甲醇联合装置节能优化改造。通过气化烧嘴雾化效果升级改造和工艺优化操作调整等措施,提高煤气化碳转化率。尤其是煤气化、天然气转化与甲醇合成系统的氢碳比最佳控制、多工况高效运行应变,确保装置节能高产运行。甲醇原料单耗由31.42GJ(2016年标定值)降至30.60GJ(2021年运行值)(按照原料热值计算),相当于每年节约标煤5.04万吨,或相当于每年节约天然气4300万标方。同时,启动实施一期甲烷转化空气预热器升级改造节能项目,改造后可将空预器热效率由87%提升至91%,预计可节约燃料气1360.8万Nm3/a。
2.开展DCC装置达效联合攻关。渣油催化热裂解技术是80年代石科院在重质油蒸汽裂解制丙烯的基础上开发出来,2009年首次实现50万吨/年工业化应用。榆能化公司DCC装置规模为150万吨/年,其反再系统首次采用石科院双提升管技术,为国内规模最大工程化装置,无成熟运行借鉴经验。针对运行过程中存在负荷低、双烯收率低、油浆固含量高及两器流化不稳定等问题,榆能化公司联合专利商、设计单位共同成立攻关小组,通过技术改造、催化剂升级换代及操作优化等措施,2021年11月双烯收率达到设计值36.92%以上,装置实现稳定运行。
3.DMTO装置双烯收率提升攻关。DMTO装置为国内同技术授权第三套技术,于2014年6月21日开车投产。开车运行以来,装置总体运行稳定,但双烯收率偏低。主体问题表现在反应器三旋外壁超温、余热锅炉有热点、水系统悬浮物含量高、冷换设备效率低等问题。2015年以来,通过一直在优化工艺操作、研究催化剂升级应用,适度开展技术改造,尤其是预积碳新技术的应用获得较好成果。截至2023年9月底,DMTO一线吨甲醇/吨烯烃),较试车初期30.29%提高4.2个百分点,创行业领先水平。
4.优化废水“近零排放”系统,提高水资源利用率。废水“近零排放”系统于2014年9月正式投运,采用“污水处理装置(SBR工艺)+回用水装置(高密+双膜处理工艺)+再生水厂(高密+多级反渗透+效体蒸发)”工艺,将生产运行期间产生的所有废水、生活垃圾污水、厂区收集雨水处理后回收再利用。在装置运行初期,由于主装置来水水质不稳定、六效蒸发装置及后续压滤系统出力不足,以及运行经验欠缺等原因,导致再生水厂实际处理负荷远低于设计值。榆能化公司联合设计单位分析研究了再生水厂处理负荷不达标、来水水质波动等原因,实施了再生水厂四效蒸发、缓冲池和晒盐池等改造工程,提高了再生水厂处理负荷,保证了污水“近零排放”系统的稳定运行,解决了主装置污水处理困境,实现了生产废水、生活垃圾污水及雨水、全部有效处理并循环利用,通过榆能化生产实践证明,近三年煤制烯烃平均耗水9.29m3/t,污水平均重复利用率98.21%,平均间接冷却水循环率99.25%,废水回用率达到97%以上,每年可减少新鲜水取水约2000万方,能够最大限度回收水资源,兼顾盐的资源化利用,实现“近零排放”。
除此之外,榆能化公司还实施了热动力站锅炉烟气超低排放改造、甲醇转化低氮燃烧器改造、裂解重油综合利用、循环水节约能源改造、除氧器乏汽回收、DCC装置新建脱硫塔、地面火炬和油气回收装置升级改造等项目,均达到了预期效果,逐步降低了污染物排放。
当前,榆能化公司坚持贯彻落实高端化、多元化、低碳化发展要求,正在加快建设石脑油、轻柴油综合利用项目、甲醇气化炉渣综合利用项目、MTBE装置低温热利用项目、煤气化变换凝液环保综合治理研究与改造项目、一期启动项目水处理系统废气治理项目、一期甲烷转化空气预热器升级改造节能项目,研究推进光伏发电、DCC含硫氨污水除油和DMTO装置含油污水除杂除油技术,以及CCUS、煤-甲烷共气化技术、丙烷、异丁烷脱氢制丙烯酸及酯等项目,不断做强做优现有基础产业。
榆能化公司紧随行业浪潮,坚持将数智化作为企业的内生发展要素,着力推进数据、技术、业务流程的互动创新和持续优化,不断打造数智化环境下的新型能力,深化数智化与生产紧密融合,推动企业绿色低碳高质量可持续发展,按照统一规划、分步实施的原则,通过IT基础、生产管理、经营管理等方面的信息化建设,逐步形成统一管理、集中支持的信息化管理体系,实现榆能化公司的经营管理高效化、生产运行精细化。
1.建设数据中心集中机房。用以搭建服务器集群与分布式存储的云平台架构,充分的利用虚拟化超融合技术实现计算、存储资源的整合利用,提高信息化设备的容灾能力,提高信息化基础设施维护管理效率,对榆能化公司信息化系统来进行集中管理和维护。
2.建设MES应用平台。实时数据库从5万点扩容到8万点,为后期其他系统接入提升效率和保障,实现生产数据自动化采集率97%以上,实现了物料自动平衡和统计报表的自动生成,提高了现场管理人员生产力,使劳动生产率提高50%以上。
3.建设LIMS平台。规范分析检测工作流程,提高了分析水平和工作效率;规范设备仪器和计量器具的管理,提高分析数据准确性。
4.建设设备管理系统。实现了设备全生命周期管理,设备到期检验、保养自动推送提醒信息,确保设备正常运行、维护和保养工作的高效进行。
5.建设30万吨/年聚乙烯装置APC试点项目。降低关键被控变量标准偏差30%以上;实现露点、流化气速在线实时更新;实现反应器精细化操作,实现质量的平稳控制;实现脱气仓料位的稳定控制。
6.建设仿线装置、LDPE/EVA装置、空分装置、气化装置(3D)、净化装置、合成装置、DMTO装置(反再工段3D)、烯烃分离装置等7个装置的仿真模拟系统;实现聚乙烯操作工、聚丙烯操作工、水生产处理工、化工总控、锅炉操作工、工业废水处理工等6个工种的技能认定仿线.建设安全生产管理信息平台。基本实现了安全、环保、职业健康各项业务过程的跟踪管理,实现相关节点预警提醒、多维度统计及报表输出、重要信息大屏展示等功能。
榆能化公司将持续贯彻落实习生态文明思想,紧盯碳达峰、碳中和战略目标,坚持稳中求进工作总基调,以实现减污降碳协同增效为总抓手,统筹产业体系调整、污染治理、生态保护,协同推进降碳、减污、扩绿、增长,积极倡导绿色生产和生活方式,坚定不移走生态优先、绿色低碳高水平发展的现代化道路。(陈雪辉)
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