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《化学工程与装备》《(Chemical Engineering & Equipment》(CE&E)是国家新闻出版总署批准出版,公开发行的化工类学术期刊,被中国知网(cnki)《中国化工文摘》及美国《化学文摘》(CA)收录。本刊由福建省化学工业科学技术研究所主办,福建石油化工集团有限责任公司主管,创刊于1972年,月刊,ISSN 1003-0735,CN 35-1285/TQ。

本刊以当代化学、化工领域的新理论,新成果、新工艺、新装备、新产品、新材料为报道内容,以促进科技成果向生产力转化为办刊宗旨,以提高化工行业科技水平,提升化工行业综合竞争力为奋斗日标。

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数字技术如何助力石化业减碳?

时间:2024-02-25     作者:王鹏【转载】   来自:中国化工报

  近年来,我国工业体系不断健全,总体规模不断扩大,工业领域节能降耗取得积极进展。然而,工业依然是我国能源消费和碳排放的重点领域,其能源消费总量占全国能源消费总量超过60%。工业绿色低碳转型成为我国实现“双碳”目标的必经之路。

  与此同时,随着新一轮科技革命突飞猛进,数据作为关键生产要素的价值日益凸显。数字技术已深入渗透到工业领域高质量发展的过程中,助力工业加速迈向高端化、智能化、绿色化。

  近日,中国信通院发布《 数字碳中和工业篇(2024年)》报告指出,数字技术的快速发展为工业低碳转型提供了新路径,特别是通过与钢铁、石化化工、建材等重点行业不断融合,正推动产业结构由高碳向低碳转型。


  数字技术推动生产效率与碳效率双提升


  互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链……这些耳熟能详的数字技术,正深入渗透到经济社会的各领域、全过程,除了推动传统产业加速向高端转型,也为工业绿色低碳转型提供了全新的路径。

  报告指出,通过集成利用先进的数字技术,促进研发设计、生产制造、经营管理、运维服务等全方位全链条的升级改造,可推动工业向环境影响小、资源利用高、经济效益好的绿色化方向发展,实现生产效率与碳效率的双提升。

  据全球电子可持续发展推进协会(GeSI)研究结果,在未来10年内,数字技术将通过赋能能源、制造业等行业,减少20%的全球碳排放。数字技术、数字基础设施与传统产业的融合将进一步推动产业数字化和绿色化转型,释放全领域数据价值,提高全过程生产效率,降低全链条能源消耗,实现发展和减排的“双赢”。目前,数字技术已与钢铁、石化化工、建材等重点行业不断渗透融合,推动工业数字化绿色化协同转型。

  报告指出,基于流程制造业相关应用情况,现有数字技术主要通过能源管控、生产过程自动化控制、副产物回用、系统集成控制四大方面的应用助力工业碳减排。


  对石化业碳减排贡献度将达6%~16%


  为评估现有数字技术对重点流程制造业的碳减排潜力,报告研究团队采用模型进行了评估。结果表明,未来10年,现有的数字技术将分别助力钢铁、石化化工、建材三大重点行业减少5%~20%、6%~16%、3%~9%的碳排放,赋能潜力正处于快速增长期。

  具体对于石化化工行业而言,现有数字技术对行业的碳减排潜力在2025年、2030年和2035年将分别达到3700万吨、5600万吨和7800万吨。其中,副产物回用类技术的减排潜力最大,约占数字技术总碳减排潜力的43%左右。这主要是由于石化化工行业的余热资源较其他行业更丰富,通过对余热等副产物开展动力系统建模、实时监测与优化调度,实现热能梯级利用、蒸汽系统优化等目的,可有效减少碳排放。其次是能源管控类技术和自动控制类技术,碳减排潜力分别占数字技术总碳减排潜力的36%和19%左右。最后是集成控制类技术,碳减排潜力约占数字技术总碳减排潜力的2%左右。

  报告指出,现有数字技术对石化化工行业的赋能潜力正处于快速增长期,2035年后潜力可能持续增加,但增加速率可能逐渐变缓。也就是说,数字技术赋能石化化工行业碳减排量在碳达峰期以及碳中和前期内快速增加,在碳中和后期内增速可能呈放缓趋势。


  数字化赋能碳减排场景将不断丰富


  通过近年来的快速发展,石化化工行业已具备良好的自动化基础,自动化、信息化程度走在工业领域前列。现阶段,数字技术已在石化化工行业能源管控、自动控制、建模仿真及污染物管控等方面发挥了赋能碳减排的作用。

  一是生产制造智能建模仿真和自动控制。以石化化工行业工艺流程为基础,运用能量平衡原理、反应动力学原理等建立机制模型,利用拟仿真平台进行工艺流程仿真,模拟生产状况、工艺系统、设备启停,故障处理,可实现生产控制培训前移。利用生产制造信息平台和生产装置的先进自动控制系统,结合能源管理系统,可实时采集各类能源供应、生产、输送、转换、消耗全过程的完整能源数据和工艺数据,对能源供应、设备的启停状态等关键指标进行监控,实现能源供给与生产负荷联动调整,提高蒸汽等能源的二次利用效率,降低工艺参数的波动方差和装置能耗,提高综合能源利用率,进而促进整个生产过程减排。

  二是环境污染物管控。通过建立环境智能监测与管控体系,对生产装置及储运系统的废水、废气、固体废弃物等污染物排放指标如浓度、流量、超标次数及噪声进行实时动态监测、智能分析及可视化管理,可实现全过程管控和排放达标。

  报告认为,未来数字技术有望在石化化工行业碳资产管理、集成控制等方面逐渐释放减碳潜力。

  以碳资产数字化管理为例,在线计算企业各环节碳排放、碳资产数据,通过数据分析和应用,可及时、准确、完整反映企业碳排放情况,实现对设备装置和生产过程碳排放的事前预测、事中跟踪、事后分析,及时优化生产流程,提高碳减排和碳交易效益。此外,通过建立企业碳资产管理机制和体系,实时跟踪优化企业“双碳”工作进展和计划执行情况,可实现企业碳资产清晰、碳管控到位、碳分配合理高效的低碳化管理。


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