碳排放│如何計算煉廠CO2排放量,這篇文章給你答案!



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關鍵詞 | 煉廠  CO2排放量  計算

1245 字 | 建議閱讀時間 6 分鐘


導 讀


自從環境保護部、中國環境文化促進會和中國發展戰略學研究會社會戰略專業委員會聯合發布了《中國碳平衡交易框架研究》報告,提出以“碳稅”這一硬性指標,對經濟活動加以監測、識別和調控。征收碳稅,CO2排放量準確核算至關重要,而找到對于煉油廠CO2排放量的計算方法更是重中之重。

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全廠碳平衡

煉油廠的碳平衡可用下圖表示。

碳排放│如何計算煉廠CO2排放量,這篇文章給你答案!的圖2

碳含量是指單位化石燃料中所含的碳元素的質量。進入煉油廠的碳主要來自原油、天然氣、甲醇、煤等原料和燃料,排出煉油廠的碳主要由產品及外排大氣兩種形式。

01

原料碳

組成原油的主要化學元素是碳、氫、硫、氮、氧,其中碳質量分數為83.0%~87.0%,氫質量分數為11.0%~14.0%,碳和氫構成石油的主要部分,約占95%以上。


天然氣也是以碳氫化合物為主的小分子氣體混合物,主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、少量的重碳氫化合物及非烴類的氣體,如氮、硫化氫、二氧化碳、氦氣等。煉油廠使用的天然氣中碳質量分數一般為70%~75%。有個別煉油廠以煤炭作為燃料,在動力站產生蒸汽。構成煤炭有機質的元素主要有碳、氫、氧、氮和硫等,占95%以上;還有極少量的磷、氟、氯和砷等元素。從煤的成因來看,煤化程度越深,碳含量越高,氫和氧的含量越低。泥炭中碳質量分數為55%~63%,褐煤碳質量分數為63%~77%,煙煤碳質量分數為76%~92%,無煙煤碳質量分數為90%~98%。

02

產品碳

目前煉油廠產品一般為液化石油氣、丙烷、丙烯、汽油、抽余油、煤油、柴油、苯、甲苯、混合二甲苯、燃料油、焦炭等。其碳含量典型數值見下表。

碳排放│如何計算煉廠CO2排放量,這篇文章給你答案!的圖3

03

大氣排放碳

煉油生產過程中消耗的大量能量是以燃燒燃料得到的,是石化領域CO2排放的主要部分。石油煉制的CO2排放源為兩大類,即直接排放和間接排放:直接排放主要包括化石燃料的燃燒排放、生產過程中的工藝排放以及各種逃逸排放,間接排放是指外購的由化石能源轉換的電、蒸汽所產生的排放。由于目前針對間接排放是否列入煉油廠的實際碳排放還存在爭議,故本文的研究內容主要是直接排放。煉油產生燃燒排放的主要設備為熱電鍋爐、蒸汽鍋爐、工藝爐、渦輪和火炬等,工藝排放主要來自催化裂化裝置燒焦、制氫工藝排放以及裝置的催化劑再生等過程,因逃逸排放具有不確定性、排放數量很小,未來可以采用簡化方法估算,這里暫不考慮。

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碳平衡計算方法

01

原料碳計算

煉油廠物料帶入的碳量總和具體計算公式為:

碳排放│如何計算煉廠CO2排放量,這篇文章給你答案!的圖5

02

產品碳計算

煉油廠產品的主要化學元素是碳、氫、氧等,其中碳質量分數為80.0%~95.0%,氫質量分數為3.0%~21.0%,由碳和氫形成的烴類構成煉油產品的主要組成部分,約占96%以上。

碳排放│如何計算煉廠CO2排放量,這篇文章給你答案!的圖6

03

全廠碳平衡

綜合以上內容煉油廠碳平衡可用下式表示:

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04

排放碳

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碳排放│如何計算煉廠CO2排放量,這篇文章給你答案!的圖9

對計算方法的補充說明


①項目前期階段因無法確定產品的碳含量,只能以資料和文獻進行估算,因此碳平衡法計算的煉油廠外排CO2也是估算值,采用合理的數值可以得到較為可靠的結果,可用于項目可行性研究報告及項目固定資產節能評估等文件的編制。

②進入生產階段后,煉油廠配備的分析測試儀器,可隨時監測和化驗煉油廠的原料及所有產品的性質及組成,可以得到實際的碳含量數據,這時可以通過碳平衡法得到煉油廠外排CO2的準確數據,可用于煉油廠碳排放數據核算。

實例計算



以國內已經運行的某千萬噸級煉油廠為例,對全廠進行碳平衡計算,結果見下圖。

碳排放│如何計算煉廠CO2排放量,這篇文章給你答案!的圖10

根據以上公式,計算得該煉油廠的C排放=C帶入-C產品=909.1kt/a,CO2排放量=44/12×C排放=3333.4kt/a。

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