欧洲炼油化工行业能源转型趋势及技术发展方向

摘 要：近年来，欧洲炼油化工行业在PRC 欧洲年会框架下，围绕氢能、低碳燃料、循环经济、石化产品生产、智能化系统等主题展开深入探讨。氢能作为清洁能源载体，在能源转型中占据关键地位，欧洲积极推进低碳氢能规模化生产及氢能产业链构建。同时，二氧化碳捕集、利用与封存技术成为实现深度脱碳的重要手段。此外，可持续航空燃料和电子甲醇的研发与生产成为替代燃料的热点，政策、法规和市场机制在其中起到关键作用。石化产品生产的电气化改造以及原料多元化趋势明显，循环经济特别是废塑料的回收和化学利用得到高度关注。数字化技术在提升生产效率和安全可靠性等方面发挥着重要作用。研究技术的发展不仅有力支持了欧洲炼油化工行业的绿色转型，也为全球同行提供宝贵借鉴和参考。

关键词：欧洲 能源转型 氢能 低碳燃料 循环经济 石化产品 数字化

近年来，欧洲经历了诸多能源领域的重大挑战，其中俄乌冲突引发的能源危机给欧洲能源市场带来了巨大冲击。不仅扰乱了欧洲的能源供应体系，使能源价格剧烈波动，还凸显了欧洲在能源结构上的脆弱性与对外部供应的过度依赖。在此严峻形势下，欧洲炼油化工行业深刻认识到，能源转型不能单纯追求低碳目标，还必须兼顾能源安全与供应稳定性，确保在转型过程中产业的平稳运行与经济的可持续增长。

在碳中和目标的大背景下，欧洲作为全球应对气候变化的积极践行者，其炼油化工行业的能源转型步伐一直处于世界前列。在此过程中，PRC 欧洲年会成为了行业交流与探索的关键枢纽。PRC欧洲年会（Petrochemical and Refining Congress Europe）2017年创立，始终聚焦欧洲石油化工和炼油行业的前沿动态与发展走向，核心使命在于引领欧洲炼化行业实现能源转型突破，迈向可持续发展的新征程。它汇聚了全球石化行业的领军企业、顶尖的技术服务提供商以及工程设计公司等各方力量，共同深入探讨能源转型、环境可持续发展、替代燃料、循环经济、数字化和智能化等诸多前沿且关键的话题。通过分享各国在不同能源转型路径上的实践经验、最新技术研发成果以及应对能源危机的策略，为欧洲炼油化工行业在实现碳中和目标的同时保障能源安全提供了丰富的思路与多元的解决方案。本文基于PRC 年会报告，深入研究欧洲炼油化工行业能源转型趋势，并分析关键技术进展和应用案例。

1 PRC 欧洲年会参与情况及报告主题

1.1 年会参与者情况

每年有超200 家公司参加PRC 欧洲年会，包括石油公司、炼油和石化工厂、工程采购施工（EPC）承包商、化学品公司、许可商、服务商和设备制造商（见图1）。服务商和设备制造商占比最高，合计约50%，随着欧洲持续能源转型并逐步迈向碳中和，提供各类解决方案的服务商占比逐渐增加。此外，每年会议期间，现场进行的商务洽谈超过300 场。其中，石油公司的占比在2024年显著下降。

图1 2022—2024 年PRC 欧洲年会参会公司组成

石油公司炼油和石化工厂EPC 承包商化学品公司许可商服务商设备制造商

1.2 年会报告主题

分析2022—2024 年PRC 欧洲年会报告的主题，主要涵盖7 个方面：氢能、碳捕集、利用与封存（CCUS）、替代燃料、石化产品生产电气化、循环经济、智能化系统、工厂运维与设备（见图2）。其中，氢能是近3年的重要主题，各公司代表分享当下对氢能产业的思考以及能源转型中所遇到的挑战，并为行业实现碳中和提出相应的解决方案。整体来看，能源转型与脱碳等领域议题是大会最主要的议题，报告数量占年会报告总数的53%。循环经济也是热点话题，各公司主要围绕废塑料循环分享各自的技术方案，并探讨循环经济的发展趋势。

图2 2022—2024 年PRC 欧洲年会报告主题

具体来说，每届年会各主题下设的主要议题也可以反映出欧洲炼油与石化行业所面临的挑战。如2022 年俄乌冲突引发了欧洲能源危机，在次年的PRC欧洲年会中，能源相关主题的议题就由2022年的“从疫情中恢复”改为了“平衡能源的三重困境（即保障能源安全、保持能源可负担性和实现能源可持续性三大目标）”，反映了欧洲地区能源供应的严峻状况。从报告数量上看，循环经济相关报告呈逐年下降趋势，在一定程度上反映出该领域的发展速度可能有所放缓。

2 PRC 欧洲年会主要热点话题

2019 年欧盟出台了《欧洲绿色协议》，核心目标是在2050年实现碳中和，并为欧洲各行业绘制了绿色转型蓝图。因此，能源转型与可持续发展成为当下欧洲炼油化工行业发展的主旋律，过去3 年PRC 年会的报告展示了各公司以实现碳中和为目标所衍生出的能源转型路线与技术方案。

2.1 氢能

氢能作为一种清洁能源的载体，在能源转型过程中占据关键地位，对于实现全球气候变化目标具有重要意义。近年来，全球越来越多的国家制定了氢能战略，如美国通过《通胀削减法案》鼓励氢能发展，将投资7 个氢能中心，并计划到2030年清洁氢气的产量达到10 Mt/a；欧盟推出了“Fit for 55”一揽子计划和“REPowerEU”能源计划，设立欧盟创新基金和氢银行，计划到2030年可再生氢的生产规模达到20 Mt/a；预计到2025年，中国的氢燃料电池车将达到5 万辆，每年可再生氢气的产量将达到100～200 kt[1]。

2.1.1 氢能生产清洁化

氢气是炼油工业中的重要原料，主要用于加氢裂化和加氢脱硫过程。在全球范围内，炼油厂使用的氢气造成了约3亿t CO2排放，约占全球化石燃料CO2排放量的1%。目前99%以上的氢气通过化石能源生产，每千克灰氢产生10～15 kg的CO2，而每千克绿氢产生的CO2则低于1 kg。因此，炼油厂若应用更清洁、低碳的氢气原料将获得显著的脱碳效果。根据德国诺曼艾索公司计算，约50 MW的电解槽可产生典型加氢脱硫装置所需的氢气量（10 000 Nm3/h），采用绿氢替代灰氢，每年可减排80 kt CO2。对于加氢裂化工艺，则需要250 MW的电解槽才可产生足够的氢气（50 000 Nm3/h），采用绿氢替代灰氢，每年可减排400 kt CO2[2]。

在氢能生产方面，咨询与工程公司Wood 开发了燃烧前碳捕集技术，可对甲烷蒸汽重整装置进行升级改造，实现高达95%的碳捕集效果，可为相关设备提供从灰氢生产转向蓝氢生产的解决方案。在生物氢领域，Wood公司正在开发利用液体生物原料生产氢气的技术，若与燃烧前碳捕集技术相结合，则将使负碳氢成为可能[3]。德国氢能技术公司Graforce 开发了一项基于等离子体分解的技术，通过电解天然气或生物甲烷（沼气）生产零碳排放的氢、炭黑和工业级热量。与传统制氢方法相比，可再生能源消耗降低80%。目前，这项甲烷电解制氢技术已在奥地利一家炼油厂应用，利用0.5 MW可再生电力每小时可生产50 kg氢气、200 kg炭黑，每年可减碳4 400 t，并有望将规模扩大到20 MW[4]。

2.1.2 建设发展氢能产业链

由于俄乌冲突等因素引发了欧洲能源危机，欧洲能源化工企业希望加速能源转型的步伐，并通过构建氢价值链以应对能源的三重困境。欧洲多家公司计划扩大氢能项目。氢化学公司HyCC在2023年建成了20 MW和40 MW的电解槽基础上，拟进一步合作建设100～500 MW的电解槽[5]。意大利油田服务公司Saipem计划于意大利南部地区建设并测试220 MW 的大型电解槽，利用光伏为绿氢生产供能[6]。波兰Orlen 公司的Eagle 氢能项目于2022年获得欧盟委员会的批准，其目标是在欧洲建立零/低碳氢能的发电、运输和销售能力，以稳固欧洲氢能市场的供应链。该项目的建设规划包括电解槽制氢装置、废弃物（城市垃圾）制氢工厂、总能力达700 kt 的储氢基础设施，以及由54个加氢站组成的氢能销售网络[7]。

此外，壳牌公司在其德国莱茵Rheinland炼油厂实施了低碳转型方案。壳牌公司计划与各相关企业加强合作，通过可再生能源生产绿氢、生物液化天然气（Bio-LNG）、生物燃料、化学品循环利用、生物/电力液化燃料等技术实现碳减排。目前，该炼油厂利用质子交换膜（PEM）技术生产绿氢，一期10 MW的电解槽已于2021年投产（产量1 300 t/a），100 MW的电解槽即将投产[8]。EET公司正致力于将其英国的斯坦洛炼油厂转型为英国首个低碳炼油厂，利用其氢能项目和大规模碳捕获与封存（CCS）项目，以炼油副产的气体为原料生产蓝氢，成为该区域的蓝氢供应商，推动高耗能产业的脱碳工作[9]。

2.2 CCUS技术

在炼油厂中对于难以减排的CO2 需依赖于CCUS 技术实现降碳。由于CO2 运输成本高，其地质储存方案在短期内可能无法实施，因此，产业集群一体化是降低成本的必要路径。PRC年会上，Petrofac公司列举了一些国际上取消和停止的CCUS项目，如2010年启动的荷兰Barendercht项目（规模为0.4 Mt/a）、2012年加拿大的Pioneer项目（规模为1.0 Mt/a）等。这些项目的搁浅涉及成本、技术、公众意见、政策支持等多方面因素，其中2017年启动的美国Kemper项目在耗资70亿美元后由于成本和技术问题最终取消[10]。

因各行业迫切需要实现深度脱碳，欧洲的CO2产业发展势头强劲，自2023年起就宣布了若干项目。汲取之前取消和搁浅项目的经验教训，新项目的商业模式从大型独立设施转向开发共享基础设施，同时CO2来源也更加多元化，不仅局限于发电领域[9-10]。此外，俄罗斯天然气工业股份公司认为俄罗斯具有发展CCS的独特地质封存优势，2022年宣布将在奥伦堡地区创建CO2捕集中心示范项目，预计规模为1 Mt/a[11]。

2.3 替代燃料

由于氢能和CO2产业的加速发展，许多企业开始布局合成燃料。如Engie公司的ReuZe项目，以CO2和绿氢生产合成燃料，包括石脑油、柴油和煤油。项目总产能100 kt/a，电解能力达400 MW，投资超5亿欧元，可减少CO2排放570 kt/a，预计于2027年实现商业运营[12]；德国施威特工业园区的PCK炼油厂预计投资150亿欧元，到2035年将其电解槽规模扩大至2 000 MW，生产电子甲醇、氨等绿色产品达665 kt/a[13]。据诺曼艾索公司分析，若电力制燃料装置的效率为66%，每年需约3 300 GWh的电力才能达到每天生产2 500桶喷气燃料的产能，即需要400 MW电解槽运行8 000 h，同时需要以循环方式捕获800 kt CO2[2]；土耳其能源公司SOCAR 介绍了其CO2 一步法生成二甲醚的技术。二甲醚是一种非常有前途的柴油替代品，它具有更好的燃烧性能，CO2 和NOX 排放更低。SOCAR公司开发的双功能催化剂，适用于CO2和氢气在高压下直接生产二甲醚及甲醇的反应[14]。

随着欧盟提出ReFuelEU Aviation倡议，2024年PRC 欧洲年会上可持续航空燃料（SAF）相关报告的数量相比前2 年明显增加。EDL 公司通过对比不同种类燃料的性质，发现电能所占的体积能量密度和质量能量密度均最低，而煤油（液体碳氢燃料）在两方面最佳，因此提出液体碳氢燃料将是未来航空燃料的唯一选择[15]。据Wood 公司预计，至2030 年，欧洲超过60%的SAF 供应将由动植物油脂加氢路线（HEFA）和醇转喷气燃料技术（AtJ）技术路径生产。而电转液技术（PtL）燃料和生物质/城市垃圾气化费托技术将在未来几十年成为主导[16-17]。KBR公司与瑞典生物燃料公司合作开发了PureSAF技术，可以利用C2-C5醇类、工业废气以及合成气作为原料，且不依赖外部氢气输入。与化石燃料相比，PureSAF 技术能显著降低93%以上的碳排放[18]。由雪佛龙和Lummus Technology组成的合资公司CLG推出了ISOTERRA 技术，能够在高效利用现有常规原料的基础上，最大限度地提升SAF的生产效率，目前已在雪佛龙的El Segundo炼油厂应用。该技术应用过程中，原料（如蔬菜油、棕榈油或废食用油等）首先转化为蜡，再进行重构以满足SAF 的要求[19]。EDL公司通过其子公司XFuels GmbH开发了HyKero的PtL技术方案。该方案基于固体氧化物电解槽（SOEC）电解水—干重整—费托合成—精炼路线（TRL 9），碳效率超98%。通过HyKero技术生产的SAF 与传统航煤相比可减少超过70%的温室气体排放。采用HyKero技术的工厂将在德国莱比锡南部建设，计划年产SAF 50 kt[20]。

2.4 石化产品生产电气化

随着欧洲推进能源转型方案，炼油化工行业需要对其石化产品的碳足迹进行调整，采用先进的生产方法和技术，生产低碳强度的燃料和石化产品，以实现能源高效利用以及清洁低碳的目标。Wood公司对当前电气化技术的减排潜力和经济性进行了评估（见表1），其中电锅炉的减排潜力最高，且技术较为成熟，在运营和维护方面也较为友好。电力驱动技术的减排潜力虽然不高，但在资本支出有效性方面评价最高，同时还能很好地与低碳电力耦合。减排潜力第2 位的是其他类型的工艺电加热器，高温工艺电加热器的技术还不成熟，各项指标不够理想[21]。

表1 Wood 公司对电气化技术的综合水平评估

蒸汽裂解炉作为石化产业中主要碳排放源之一，其电气化改造对于实现可持续发展的目标至关重要。林德与BASF、SABIC 等合作伙伴共同开发了STARBRIDGETM电裂解炉项目。该电裂解炉具备2 种加热方式：一是间接加热，先加热裂解炉壁后通过热辐射传导至炉管；二是直接对炉管通电，在物流管壁上产生电阻热。其兆瓦级示范工厂于2024年完成机械施工，并进入调试、启动和测试阶段，预热和裂解阶段的电力输入可达6 MW，石脑油处理能力为4 t/h[22]。

2.5 循环经济

在全球化背景下，资源的有限性与环境的可持续性成为经济发展中不可忽视的挑战。循环经济应运而生，旨在通过闭环系统实现资源利用的最大化和废弃物排放的最小化。在气候变化和资源日益枯竭的双重挑战下，循环经济已成为炼油与石化产业转型升级的重要路径。据预测，全球塑料需求将持续增加，到2059 年全球塑料总需求量将超过12亿t。2020年，欧盟地区产生废塑料29.5 Mt，其中23%被填埋，42%被用于焚烧发电，35%被循环利用。2021年，欧盟地区塑料制品消费量约55.6 Mt，其中90.1%来自化石燃料，9.9%来自废塑料的循环利用[23]。随着全球塑料消费量的不断攀升，废塑料的回收利用率也有望显著提升。从中长期来看，在物理回收达到极限的情况下，化学回收将是最为明智的补充，有助于实现化石原料的闭环循环。2022—2024 年PRC 欧洲会议上，多家企业代表在循环经济领域着重探讨了废塑料的化学回收和循环利用相关技术与项目进展。

当前废塑料化学回收技术主要有热解、解聚和气化3 种方案，其中基于热解原理的技术方案最多，如埃尼（ENI）旗下化工公司Versalis开发的针对混合废塑料的hoop®技术，奥地利OMV公司的ReOil®工艺等。荷兰BlueAlp 公司开发的回收技术通过缓和裂解过程，能够在提高蒸汽裂解装置处理量的同时减少其能源消耗。采用常规的工程模块进行加热，还有进一步扩大生产规模的潜力。目前该技术已有废塑料处理能力为17 kt/a的商业化装置，并有望提升至70 kt/a。壳牌公司投资了该技术，旨在改造壳牌的德国莱茵兰炼油厂，使其蒸汽裂解装置能够处理废塑料转化的热解油[24]。对丙烯酸类废塑料，三菱化学与微波化学公司合作建设了千吨级处理量的示范工厂，采用微波辅助热解处理废塑料。三菱化学称，示范工厂在化学回收过程的温室气体排放量与传统方法相比可降低70%，计划于2025 年进行商业化[25]。西班牙Repsol 公司的高温热解废塑料化学循环技术已经迭代至第三代。该技术中，废塑料经电加热至700 ～900℃进行高温热解，所得热解产物中，热解气占70%、热解油占20%。产物经处理后送往裂解气回收段回收烯烃和轻质芳烃。第三代技术的中试装置于2022年建成，拟于2024—2027年在西班牙建设示范工厂[26]。

解聚技术方案中，有美国KBR公司的Hydro-PRT®技术。以超临界水作为解聚介质，于2023年投产了首座处理能力为20 kt/a的商业化装置。该工艺包含4个单元，原料分析与优化、水热裂解、产物分离与提质以及产品精制。其中产物分离与提质过程一般通过加氢处理，并为下游单元提供原料，产品精制过程则依托现有的蒸汽裂解和精炼装置。该技术对原料的要求较高，对非聚烯烃类废塑料的限制高，因此严重依赖前端清洗和分选过程。目前全球有7个Hydro-PRT®项目在建或拟建[27]。另外，KVT 公司基于其污泥处理技术开发了工业废旧聚烯烃循环技术FUELPLAST。该技术由连续的熔融、解聚和蒸馏三段组成，同时还可从原料中回收金属。该技术暂无商业应用，其示范工厂于2024年投入运营[28]。

废弃物气化技术方案中，原料来源一般较广泛，并不局限于废旧塑料。荷兰Gidara Energy公司的HTW®废弃物气化技术以各种废弃物为原料，如木材、农业废弃物、城市固体废物（MSW）、垃圾衍生燃料（RDF）、固体回收燃料（SRF）、污泥以及不可回收塑料等。该技术将这些废弃物转化为可持续的燃料和化学品，如生物合成气、绿氢、可持续燃料和生物甲醇等。其中德国达姆施塔特工业大学项目自2015 年起已持续运行至今[29]。Maire 公司下属的MyRechemical 公司自主研发了高温废弃物气化技术，其气化炉由三段组成，分为稳定区、反应区（600 ～800℃）和融化区（1 600 ～2 000℃）。目前与多家公司达成商业合作，将废弃物转化为甲醇、乙醇和氢气等化学品。

综合废塑料资源量以及现有处置情况，工程咨询公司ILF 认为，当前废塑料化学回收利用面临以下挑战[21]：废塑料的分布较为分散，导致物流和运输成本面临巨大挑战；目前产业链标准不统一，如原料、产品及其应用等；缺乏简单且低成本的废塑料分选和清洗技术；物理回收和化学回收存在相互竞争的问题。结合近3 年PRC 欧洲年会报告，废塑料化学循环3种方案优缺点如表2所示。可以看出，相比于解聚和气化方案，热解技术所需的能量适中，且分选要求不高，在当前情况下是更为实际的解决方案。

表2 废塑料化学循环方案优缺点对比

2.6 智能化系统

随着全球对提高能源效率、降低碳排放、优化生产流程的需求不断增长，数字系统的智能化也被认为是实现这些目标的重要途径。借助物联网、大数据分析、人工智能（AI）和数字孪生等技术，能源化工企业通过更加智能化的系统能够实时监控和优化其生产、运营和管理，提升整体竞争力和可持续发展水平。土耳其TÜPRAŞ公司开发的AI智能优化软件，为炼化行业提供了在提高产量的同时降低能耗的数字化解决方法。通过对来自传感器和过程控制系统的大量数据进行深入分析，机器学习算法能够精准地识别并优化各项过程参数，从而在确保最小能耗的前提下，实现最大产量的输出。不仅提高了炼油厂盈利能力，还可以减少温室气体排放[30]。德国AUCOTEC公司推出一套基于数字孪生技术的数字化平台，该平台集成了项目管理、任务分配、维护工具、ERP变更管理及PLM系统，成功实现了停检修流程的数字化升级，有效解决了停检修过程中普遍存在的延期和预算超支难题。

自动化监控与预警系统能够显著提升生产过程的安全性，有效保障员工健康及环境安全。西班牙SENSIA Solutions与荷兰Desu Systems公司强强联合，借助AI与红外成像技术，实现了排放的连续监测。其AI 红外监控系统可提供实时监控，检测、标识并量化泄露气体的流量，同时提供火灾安全预警等功能。与油气公司OneDyas 的合作案例中，该系统能实现连续自主地对油气井进行甲烷泄漏检测、火焰探测以及维护预防，同时节省了运营成本。

2.7 工厂运维与设备

近年来，数字化技术在能源和化工领域中得到快速发展，从单一的软件系统逐步与硬件设备结合，全面嵌入工厂运营和维护的各个领域。Nijhuis Saur公司为埃及ANOPC 加氢炼化一体化项目设计了水处理综合解决方案，集合了废碱液处理、混凝—絮凝—浮选、沉淀、砂滤、碳净化等技术，处理量达500 m3/h。同时，利用该公司设计的i-Monitoring 数字化监控系统，有效降低污水处理厂的运营成本并延长操作周期。法国道达尔能源公司开发并测试了多种用于检测和量化气体排放（如甲烷、CO2 等）的新技术。其中，光学气体成像（OGI）主要针对特定气体，可以清晰地指示泄漏情况，但会受到风和湿度的影响；声学泄漏成像（ALI）则适用于所有气体，可实时量化泄漏，无需校准且成本适中，但对高频噪声敏感。道达尔能源还推出STORM辅助决策工具，整合不同来源的安全数据并即时生成风险评估。在工程安全方面，EPC承包商Kinetics Technology公司开发了一项数字访问控制系统。该系统利用智能追踪器，依托低功耗无线网络进行长距离、低能耗数据传输，通过工业物联网技术匿名追踪施工人员的在场情况。这一系统特别适用于炼油厂内部的施工作业，能够确保所有工人保持在正确的工作区域，未来还可集成智能分析提供人员分布的热力图。

3 结语

从近3 年PRC 欧洲年会来看，欧洲石油化工和炼油行业为应对全球气候变化、实现碳中和目标，不断推进能源转型与脱碳，积极探索技术创新与产业链的发展路径。这对于我国炼油和化工行业应对“双碳”目标约束、炼油能力过剩、电动汽车快速增长、市场竞争加剧等挑战有借鉴意义。

1）氢能在能源转型中的核心地位日益明确，通过装置改造和技术创新推进低碳氢能的规模化生产。欧洲政府和企业强调构建完善的氢能产业链，推动氢能在各领域的广泛应用。同时，投资规模化CCS、CCUS项目，资源化利用CO2，为行业实现脱碳目标提供了有效途径。

2）欧洲企业正积极投身于生物燃料和电子燃料的研发与生产，其中，SAF 和电子甲醇是两大方向。技术路线方面则包括PtL、AtJ、废弃物气化、加氢处理、费托合成等。同时，政策、法规和市场机制将在替代燃料的发展中起到关键作用。

3）随着低碳需求的增加，行业内不断推出先进的石化产品生产技术和解决方案，以减少碳排放和提高能源效率，特别是电气化改造以及原料多元化。

4）循环经济在欧洲炼油化工行业中得到高度关注和广泛布局，尤其是废塑料的回收和化学利用。尽管废塑料循环面临分散分布、物流成本高以及标准不统一等挑战，但随着政策支持和技术进步，将进一步深入行业内部，成为推动绿色转型的重要引擎。

5）数字化技术，如物联网、大数据分析、AI和数字孪生，能够更好地监控和优化生产流程、提高效率和安全可靠性、降低能耗，并实现智能化管理，在推动能源和化工行业的高效运营和可持续发展中逐渐成为重要角色。未来，数字化技术将不断与硬件设备融合，嵌入整个生产流程，全面提升企业的竞争力和生产效益。

燕春晖， 王铃， 程薇， 黄丽敏

【作者机构】 中石化石油化工科学研究院有限公司

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