從“排碳買碳”到“捕碳吃碳”
——一家河北化工企業的“雙碳”尋路記
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河北建滔能源發展有限公司，曾是一家實打實的傳統煤化工企業，以焦化為鏈主，公司延伸出甲醇、精苯、醋酸等多條產業鏈。
2020年4月底，響應去產能工作安排，一次性關停焦化和甲醇兩條上游原料生產線的河北建滔，開始嘗試轉型。
如今，以二氧化碳為發力點，河北建滔從“排碳買碳”到“捕碳吃碳”，通過發展CCUS產業，向新型綠色、低碳化工新材料企業變身。
通俗地講，CCUS，即二氧化碳的捕集、利用與封存。自“雙碳”目標提出，CCUS被視為中國碳中和技術體系中不可或缺的重要組成部分，其發展對于促進化石能源的高效利用、促進能源行業的轉型具有重要意義。
在這一背景下，河北建滔的探索，便是一個具體而微的縮影。
拍攝于8月16日的河北建滔廠區沙盤。河北日報記者 周聰聰攝
40天捕碳量“夠40萬棵樹吸收一年”
8月16日中午，烈日當空，末伏的天氣溽熱難耐。行走在位于內丘縣的河北建滔能源發展有限公司（以下簡稱“河北建滔”）廠區里，一根120米高的鍋爐煙囪上，藍天白云、青山綠水的噴涂彩繪，帶給人視覺上的清涼。
這根煙囪，是廠區最高的建筑，也是為廠區提供核心熱力源的一臺燃煤鍋爐的煙氣排放口，每小時約有12萬立方米煙氣從這里排出。
但最近，借助“捕碳能手”，這根煙囪正變得越來越“綠”。
乘一輛電瓶車穿行在河北建滔廠區，只見管道縱橫交錯。在鍋爐煙囪附近一套高達43米的碳捕集裝置前，一輛吊車正在工人的指揮下，吊裝一座塔形裝置。
“現在安裝的是多級水洗塔，是我們為碳捕集裝置新增加的一個子系統。”河北建滔總經理尹征介紹。
二氧化碳是該公司醋酸生產的重要原料，作為河北省唯一一家規模化醋酸生產企業，河北建滔是華北地區二氧化碳需求量最大的工業企業，日用量約220噸。
今年4月，河北建滔燃煤煙氣污染物深度治理協同碳捕集利用項目，成功入選河北省第二批二氧化碳捕集利用與封存試點項目名單。這套碳捕集裝置，便是該項目的“主角”。
自2022年2月開建，截至目前，這套碳捕集裝置已經進行了三次熱態試運行。測試數據顯示，裝置的碳捕集率達90%以上，二氧化碳氣體純度均大于99.8%，完全符合生產要求。
“試運行期間，我們廠區的二氧化碳外購量，由220噸/天降低為40噸/天。”尹征介紹，三次試運行的時間加起來大概40天，累計向醋酸生產系統供應了約7500噸二氧化碳。
掏出手機，尹征在計算器上輸入了一串數字，禁不住感嘆，“以一棵樹每年吸收二氧化碳18.3公斤計算，僅僅40天，這套裝置的捕碳量，差不多夠40萬棵樹吸收一年。”
根據項目設計，這套碳捕集裝置正式投入使用后，二氧化碳的年捕集量能達到20萬噸。這些回收的二氧化碳總量，相當于近萬畝森林一年的二氧化碳吸收總量。此外，每年還能減少4000輛重卡往返四五百公里為廠區運送二氧化碳的能耗。
碳捕集，一個很多人感到陌生的概念。
但事實上，自“雙碳”目標提出后，二氧化碳的捕集、利用與封存，即CCUS技術，正在我國經濟社會領域掀起一輪新的系統性變革。
二氧化碳只有先被成功捕獲，才能進一步進行封存或利用，作為CCUS技術發展的基礎和前提，碳捕集技術也成為國內頂尖科研院所關注的前沿領域。
“河北建滔這個碳捕集項目是清華大學環境學院‘大氣污染物與溫室氣體協同控制國家工程研究中心’示范工程，一直在多位院士的指導下和清華大學環境學院教授專家團隊的技術支持下進行的。”站在親自參與設計研發的碳捕集裝置下，北京國環清華環境工程設計研究院大氣所所長蘇航的語氣里滿是自豪。
據了解，北京國環清華環境工程設計研究院，隸屬于清華大學，是清華大學唯一從事環境工程設計的專業設計單位。從2022年2月項目開建至今，一年多來，蘇航絕大多數時間都是在河北建滔度過的。
蘇航介紹，目前國內工業企業燃煤鍋爐煙氣的碳捕集裝置，幾乎全部移植自化工領域的早期化工氣體凈化裝置，類似電動汽車早期使用的都是汽油車的車架。但河北建滔上馬的這套碳捕集裝置，則是清華大學科研團隊針對工業鍋爐煙氣常壓、高濕、二氧化碳濃度低、多組分等特點，定制研發的“煙氣碳捕集”高適用型技術及工藝系統裝備。
現場發現問題——反饋給清華大學研究團隊——現場調試改裝，再發現問題、再反饋、再調試……
蘇航說，在他的心目中，這套裝置，就像是一架用來試飛的新型戰斗機，“任何一款新研制的戰斗機都要經過大量的試飛、調整，才能飛出極限值，我們現在要做的，就是‘飛’出煙氣碳捕集裝置的極限值和全部應用數據。”
采用化學吸收、解吸法作為基本工藝，首次使用相變吸收劑，煙氣中二氧化碳的捕集率可達到90%以上，同時協同處理煙氣中多種污染物達到近零排放目標……
歷經一年多的實驗研究和反復調試，蘇航他們的這架“戰斗機”正在漸漸接近它的極限值和成熟定型目標。
“目前，我們調整的主要是水平衡，把取純水的裝置加上。再把原來的相變裝置改造得更高效穩定，以適合未來的全負荷需求。還要再加一個煙氣多級水洗裝置，讓煙氣再清潔一些。”蘇航說，“這幾項做完，幾乎就可以大規模工業化復制了。”
8月21日，施工人員在河北建滔碳捕集與綜合利用年產80萬噸醋酸項目現場施工。河北日報記者 趙永輝攝
“現在一個月掙600萬元，比原來掙一個億都開心”
“上馬這套碳捕集裝置，大概投了多少錢？”
面對記者的提問，尹征短暫思考后，伸出了兩根手指，“大概兩個億吧”。
在很多人看來，兩個億的投資，對于一個年產值30多億元的企業算不了什么。
但事實上，由于近兩年醋酸價格波動明顯，河北建滔的營收也受到沖擊，由最高點的每月利潤1億多元，到如今只有600多萬元。“除了給員工開工資，幾乎一分錢也不敢亂花。”尹征說。
因CCUS與化石燃料關系緊密，目前傳統能源公司基于“洗綠”需要，普遍對CCUS表現出很高的積極性。在河北省公布的累計13家二氧化碳捕集利用與封存試點單位名單中，記者發現，河北建滔是為數不多的下游化工企業之一。
而這也不免令人好奇，在近兩年市場壓力這么大的情況下，河北建滔為何要不惜重金投資碳捕集項目呢？
8月16日，河北建滔主管生產的副總經理趙兵海，將記者引到了一個廠區沙盤前。
電源開關一打開，眼前的沙盤上出現了一圈紅色燈帶，一期、二期焦化和甲醇生產線的區域，全部被包圍在里邊，足足占據沙盤總面積的二分之一。
趙兵海介紹，這片紅色亮燈區域，是河北建滔響應省市去產能工作安排，于2020年4月底一次性關停的兩條生產線。
“它們的關停，對我們來說已經遠不止是‘壯士斷腕’了。”
趙兵海解釋，自2003年建廠，河北建滔經過多年發展，逐步形成了以焦化、甲醇、精苯、醋酸為一體化生產的典型循環經濟產業鏈，“公司用煤生產焦炭，回收焦爐煤氣生產甲醇和粗苯，粗苯與甲醇生產過程中產生的尾氣氫氣供應苯加氫生產線生產純苯。通過回收焦爐煙道氣中的二氧化碳與焦粒、氧氣制備一氧化碳，一氧化碳與甲醇供應醋酸生產線生成醋酸。”
焦炭和甲醇這兩條上游生產線關停后，下游生產線的原料供應全沒了。公司勉力維持40萬噸的醋酸生產線和5萬噸的苯加氫生產線，幾乎所有原材料都需要外購，生產成本大幅增加。
若想活下來，必須找到新的發展支點。
沒想到，在兩條生產線關停5個月后，國家明確提出“雙碳”目標。
“自2009年醋酸裝置投用，二氧化碳一直是我們的主要原料。國家‘雙碳’目標提出后，我們開始意識到，應該瞄準‘講好二氧化碳的故事’做點事兒。”建滔集團執行董事何燕生介紹，自2015年起，河北建滔便成立了院士工作站。調整思路后，他第一時間與相關院士溝通，探討如何利用現有的生產裝置，圍繞二氧化碳進行補鏈、強鏈。
就這樣，二氧化碳，成為公司再啟征程的發力點。
置身河北建滔廠區，不時能看到運送液態二氧化碳的重型卡車駛入。為了維持醋酸生產線生產，廠區目前平均每天要迎來12輛這樣的卡車，外購約220噸液態二氧化碳。
“現在，外購二氧化碳的價格是450元/噸，據試運行時測算，我們自己捕集二氧化碳的成本約227元/噸。還能省掉把液體二氧化碳加熱成氣態產生的用電和蒸汽成本。”
河北建滔副總經理崔學軍說，碳捕集不僅能使每噸二氧化碳的成本降低一半，還能提升企業的抗風險能力。
“我們每天要用掉200多噸二氧化碳，日常的儲存能力最多只有800噸，一天不來貨就急死了。”崔學軍說，每到大的節假日，公司高層便習慣性焦慮，因為屆時“危險品運輸車輛不允許上高速”。
“醋酸是一種基礎性原料，大家生產的都是同質化產品，要想在競爭中獲勝，就要在保證質量的前提下，拼命降成本。”尹征介紹，前兩年，醋酸價格最高時每噸近9000元，但今年上半年，醋酸價格一跌再跌，最低時每噸只有2500元。
隨著醋酸價格的劇烈波動，記者注意到，醋酸行業市場整體不景氣，有的企業預計2023年虧損將達到9位數。
“豬站在風口上都能飛，水落下去才能看到誰在裸泳。原來的每月掙一個億，是市場給的機會，今年上半年我們盈利3000余萬元，與前兩年市場好的時候加緊科技創新，努力節能降耗密不可分。”尹征介紹，2021年以來，河北建滔持續加大科技創新投入，累計投入研發資金超3.4億元，取得專利26項，并通過了高新技術企業認定。
“現在一個月掙600萬元，比原來掙一個億都開心。”更令尹征滿懷信心的是，一旦碳捕集裝置正式投用，河北建滔的競爭優勢還將進一步擴大。
8月21日拍攝的河北建滔20萬噸/年碳捕集與綜合利用裝置。河北日報記者 趙永輝攝
2億元“鏈”出7條下游生產線
8月21日早上一上班，手拿一張紅底黃字的A4紙，河北建滔項目部管理員張鵬飛快步來到位于廠區東南角的一處施工現場。
這里，是河北建滔的新項目——碳捕集與綜合利用年產80萬噸醋酸項目現場。在一塊大展板前，張鵬飛小心翼翼地將展牌上的試運行倒計時天數由“407”改為“406”。
作為一位在河北建滔工作14年的老員工，這里曾是他熟悉的一期焦炭項目所在地，“地還是原來的地，現在卻變成‘吃碳’的主戰場。”
2023年，立足20萬噸/年碳捕集與綜合利用項目，建滔集團新增投資23億元，建設80萬噸/年的醋酸生產裝置。
崔學軍介紹，該項目建成后，廠區每年消耗二氧化碳總量可達到35萬噸，不僅能夠解決廠區自身捕集20萬噸二氧化碳的利用問題，余下的15萬噸還可以讓周邊企業捕集的二氧化碳有用武之地。
捕碳、用碳無縫銜接，河北建滔摸索出一條新的碳循環之路。
“河北建滔做CCUS是可遇不可求的，和很多碳捕集企業不一樣，建滔是先有應用場景，再有碳捕集。既有‘CC’，又有‘US’的，在全國屈指可數。”
蘇航介紹，捕碳之后，如何用碳，目前是一個國際難題。
“我國的CCUS技術雖然起步較晚，但我國結合自身國情，在國外CCS，即‘碳捕集與碳封存’的基礎上增加了‘U’的概念，即對二氧化碳資源化利用的相關表述。”蘇航介紹，在國外，企業碳捕集后，一般都是訴諸碳封存，之所以沒有“U”，原因就在于沒有廣闊的利用場景。
“與CCS相比，‘U’的加入意義重大。”蘇航認為，放眼全球，中國的產業結構是最全面的，這樣的產業基礎，能夠為CCUS提供豐富的利用場景。
但理論上可以，并不代表實踐上的一路坦途。
這個困境，同時也直觀地反映在二氧化碳的市場價格上。
“近幾年來，一噸二氧化碳的價格一直徘徊在350元—450元，從沒有出現過高峰。”尹征解釋說，二氧化碳的捕集、壓縮、運輸等都需要成本。目前河北建滔廠區所用的二氧化碳主要來自河南新鄉、山西長治等地的上游企業，單程運輸里程約200公里。
“把二氧化碳壓縮成液體，用多少度電？再用專門的車輛運過來，又得多大成本？賣這個價格哪有什么利潤可言？”作為買家，尹征都禁不住為賣家操心。
作為華北地區二氧化碳需求量最大的工業企業，河北建滔甚至對區域內二氧化碳市場擁有了定價權，“一旦我們停產檢修一個月，每噸二氧化碳的價格又要跌100元。”之所以出現這種局面，尹征認為，根源就在于當下的二氧化碳利用場景太少。
也因如此，行業內專家認為，CCUS只是實現碳中和的一種保障，尚不成熟的技術和薄弱的經濟性使其無法大規模推廣。
但圍繞二氧化碳，河北建滔卻有做不完的文章。
站在廠區沙盤前，何燕生向記者透露，雖然目前廠區空著六七百畝土地，但都早已“名花有主”。
“除了已經正式開工的年產80萬噸醋酸項目，我們的年產20萬噸醋酸制丙烯酸正在辦理前期手續，年產21.9萬噸苯酚項目、13.5萬噸丙酮項目、18萬噸雙酚A項目已完成省級備案，年產40萬噸醋酸乙烯項目和年產30萬噸EVA項目也都在籌備中。”
滿是拗口的化學名詞，滿是不同的數字和項目進度，何燕生介紹起來一氣呵成，“投資碳捕集裝置花了兩個億，撬動的卻是七條、預計年產值超200億的下游生產線，這筆錢花得值。”
待這些醋酸下游生產線投產，河北建滔的二氧化碳使用量又將進一步增長，能夠進一步解決周邊企業乃至邢臺地區的碳捕集后的利用問題，助力實現邢臺區域內碳中和的目標。
不僅如此，接下來，河北建滔還將根據廠區現有資源，大力發展太陽能、風能等綠電以及生物質制氫。
“這樣產生的氫是‘綠氫’，能夠與我們通過碳捕集回收的‘綠碳’，制成綠色甲醇。”何燕生介紹，綠色甲醇的價格約為傳統煤制甲醇的2倍。不僅價格高，在目前的航運脫碳替代燃料競賽中，船運對綠色甲醇的需求持續增長。
向著醋酸下游和綠色甲醇的上游，河北建滔的二氧化碳故事，將精彩不斷。站在沙盤前，望著曾經“壯士斷腕”的大片紅色區域，何燕生說：“我們有信心再建一個更綠色、更高質量的河北建滔。” （河北日報記者 周聰聰）
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CCUS：減碳新“風口”
CCUS，“碳捕集、利用與封存”的英文首字母縮寫，指的是將二氧化碳從工業、能源生產等排放源或空氣中捕集分離，并加以利用或輸送到適宜的場地封存，最終實現二氧化碳的減排。
今年7月，中國21世紀議程管理中心、全球碳捕集與封存研究院、清華大學共同發布《中國碳捕集利用與封存年度報告（2023）》。該報告顯示，CCUS技術可以實現化石能源大規模可持續低碳利用，幫助構建低碳工業體系，同時與生物質或空氣源結合可具有負排放效應，是中國碳中和技術體系中不可或缺的重要組成部分。
二氧化碳只有先被成功捕獲，才能進一步進行封存或利用，是CCUS技術發展的基礎和前提。相關資料顯示，二氧化碳捕集技術興起于20世紀20年代，主要用來分離甲烷中的二氧化碳，以提高天然氣純度。
到20世紀80年代，科學家提出將二氧化碳封存于天然氣層、咸水層等地質結構的設想。2005年政府間氣候變化專門委員會（IPCC）、2009年歐盟相繼提出并定義了碳捕集封存（CCS）的概念：將二氧化碳從工業或相關能源產業的排放源中分離出來，輸送并封存在地質構造中，以實現二氧化碳與大氣長期隔絕。
CCUS在CCS基礎上添加了碳利用過程，延展了碳產業鏈條，更具有商業價值。
在碳達峰碳中和目標下，我國CCUS各環節技術發展迅速，示范項目規模不斷擴大，CCUS技術應用的行業和部門持續增加。
《中國碳捕集利用與封存年度報告（2023）》顯示，我國發布了70余項CCUS相關的政策文件，涉及規劃、路線圖、技術目錄等，在CCUS技術研發、標準和融資等方面做出了積極部署。據不完全統計，當前我國規劃和運行CCUS示范項目總數接近百個，涵蓋電力、油氣、化工、水泥、鋼鐵等多個行業。其中超過半數的項目建成投產，具備二氧化碳捕集能力超過400萬噸/年，注入能力超過200萬噸/年。
伴隨著CCUS技術應用場景的不斷拓展，河北省的CCUS新技術、新項目正在加速涌現。截至目前，全省共有13家單位入選河北省二氧化碳捕集利用與封存試點名單。文/河北日報記者 周聰聰
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