要实现美国不迟于2050年实现温室气体净零排放的目标，就必须实现整个经济的脱碳。这包括关键的工业分部门，如石油炼制13%约占美国工业排放的一半3％占美国所有排放量的一半。石油炼制年排放量198年MtCO2e等同于CO2排放的近3600万年家庭年用电量。为了建立长期的深度减排路径，必须开发一套强大的创新技术，并迅速应用于炼油厂。

新的分析WRI的研究发现，当前的和新颖的技术——比如燃料开关;电气化;以及碳捕获、利用和储存——可以使精炼厂脱碳，在美国未来几十年摆脱化石燃料的过程中，这将带来气候效益并改善当地空气质量。必威官网是真的吗

夜晚灯火通明的炼油厂
埃克森美孚位于路易斯安那州的巴吞鲁日炼油厂是美国第五大炼油厂，日产52万桶石油，二氧化碳排放量第三大，每年超过630万吨。查德·戴维斯摄Flickr

化石燃料需求和炼油厂展望

尽管美国必须积极向电动汽车和其他电气化过程过渡，但需求不会在一夜之间消失。有2.87亿年全国道路上的注册车辆，不会立即被丢弃。此外，寻找经济依赖的其他车辆的替代品——例如用于卡车、船运以及至关重要的航空运输的车辆——比乘用车要困难和昂贵得多，或者无法大规模生产。一个大规模的研究雄心勃勃的交通电气化项目将使汽车汽油需求到2050年减少80%，而航空燃料需求只会小幅减少——但如果炼油厂转向生产低碳燃料，剩下的需求可能会在较少的气候影响下得到满足。必威官网是真的吗

由于化石燃料在美国的总排放量和炼油行业的排放量中都占很大比重，因此迫切需要同时减少对化石燃料的需求和炼油厂自身的排放量。脱碳还将使在某些州和市场运营的炼油厂更好地遵守清洁燃料标准，如加州低碳燃料标准．

炼油排放的来源

的13%可以进一步分解为不同的来源。必须解决这些来源中的每一个，以有效地使炼油厂脱碳。

固定燃烧，包括燃烧化石燃料的热量，是炼油厂排放的最大来源，占63％该行业2018年的排放量。工艺排放占31%，排在第二位，并被两个最大的排放来源所分散:流体催化裂化(FCC)，它将石油“升级”为可用的燃料，如汽车汽油;以及利用蒸汽和压力将甲烷转化为氢气的蒸汽甲烷重整器(SMR)。这些来源分别占行业总排放量的22%和9%。

剩下的6%来自于小工序和其他各种来源的杂项排放。这些污染源通常太小，不适合进行重大的整改，但可以作为其他减排方案的一部分加以减少。例如，甲烷燃除——燃烧未回收或回收的多余甲烷的过程——将随着天然气和炼油厂燃料天然气逐步被用于电力或氢气而减少。

石油脱碳炼制的技术途径

随着美国致力于扩大电动汽车的可及性和改善电网的清洁度，炼油行业可以开始通过关键技术途径解决大量排放。这些途径将减少热量产生和化学过程的排放，以及其他排放。

描述石油精炼厂脱碳技术途径的图表。

热产生:燃料转换和电气化

减少固定燃烧产生的排放需要替换化石燃料，但替换的燃料取决于燃烧这些燃料所需的温度。

使用清洁电力的电气化是低温和中温环境下的最佳选择，因为高温电气化工艺没有广泛应用，而且难以集成，尽管一些公司正在努力向市场提供更多的选择。

在最高温度下，燃烧氢是目前使用的化石燃料的一种可行的替代品，因为它的燃烧温度与天然气差不多，而且它释放的是水蒸气而不是CO2．炼油厂在使用氢作为燃料方面也处于独特地位，因为:

  • 它们是国内最大的氢气市场，这意味着大多数炼油厂已经拥有或位于氢气供应基础设施附近。事实上，2018年139家炼油厂中的55家已经在现场生产氢气作为化学原料。
  • 蒸汽甲烷重整这是一种碳密集型的精炼过程，会产生95％可以用来捕获CO2并最终被可再生动力电解系统所取代。
  • 炼油厂目前在现场生产的大部分燃料混合物都是一种叫做炼厂燃料气的废物，它可以清洁地通过蒸汽转化为氢气，而不是燃烧产生热量。

这些因素使炼油厂成为为其他行业开辟氢气市场和将生产成本更高的更清洁氢燃料商业化的理想首选部门。随着对清洁氢的需求增加，其他生产方法，如电解——利用可再生电力将水分解成纯氢和氧分子——和生物质气化——利用氧气和蒸汽将植物废料转化为氢——预计将变得更便宜。

过程排放:碳捕获、利用和储存(CCUS)

点源CCUS技术是减少过程排放的关键解决方案。这种类型的CCUS技术专门针对单一来源的大量温室气体排放，如烟囱。捕获的有限公司2可用于其他产品，如养护水泥或制造低碳混凝土合成骨料。虽然这些产品可以帮助储存排放，但储存在地质构造中可能是永久的、十亿吨规模的唯一选择除碳．

幸运的是，许多炼油厂都位于CO附近2管道和地下储层，将其定位为成熟的CCUS枢纽。在公司2从蒸汽甲烷转化中捕获，现有和扩建的管道可以接收CO2从流体催化裂化。这些排放物甚至可以在现场用作低碳“半圆形”炼油厂的原料，这是一个理论概念，即工厂将利用现有技术处理自己的废料。如果这个概念可行，它将减少现场排放和产品的碳强度。

未来的低碳炼油厂

满足剩余燃料需求的炼油厂必须以不同的方式操作，以减少其排放和产品的碳强度。这些炼油厂应采用新技术并修改工艺以减少现场排放。在可能的情况下，他们也应该从精炼石油转向加工可持续的原料，如林业和农业的废生物质，以及氢和CO2在炼油厂生产，以生产低碳燃料和产品。如今的炼油厂如何采用这些技术和原料在很大程度上取决于需求、资源可用性、成本和空间。

在美国追求全经济脱碳的同时，国家还必须大大减少精炼厂对气候和社会的巨大影响。必威官网是真的吗而脱碳技术将主要用于减少CO2在这个过程中排放和其他当地污染物，尚不清楚这将在多大程度上改善当地的空气质量。这些技术不太可能消除对当地社区造成的伤害空气质量差尤其是考虑到这种伤害的长期影响。虽然这一分析的重点是温室气体，但炼油厂造成了其他相当大的环境危害，必须与受影响的社区合作解决。《清洁空气法》有减少了严重性但不完善和断断续续的监测会导致更高的污染水平。各设施必须承担责任，减轻和解决设备故障、泄漏和爆炸向周围地区释放毒素的影响。

为解决炼油厂排放问题，美国需要继续投资于清洁制氢技术、CCUS和电加热的扩大研究，同时加强空气质量监测和减轻影响，并通过电气化尽可能减少对液体燃料的需求。国家应该制定政策，鼓励炼油厂部署这些技术，比如为减排可核查的先行者提供资金，并实施设施层面的减排要求。通过公共和私人投资和行动的结合，美国可以利用所有的减排机会，使该部门适应一个新的、低碳的未来。