碳排放│如何计算炼厂CO2排放量,这篇文章给你答案!
2021年5月25日 14:42Aspen Plus与化工流程模拟培训班(中、高级)
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关键词 | 炼厂 CO2排放量 计算
共 1245 字 | 建议阅读时间 6 分钟
导 读
自从环境保护部、中国环境文化促进会和中国发展战略学研究会社会战略专业委员会联合发布了《中国碳平衡交易框架研究》报告,提出以“碳税”这一硬性指标,对经济活动加以监测、识别和调控。征收碳税,CO2排放量准确核算至关重要,而找到对于炼油厂CO2排放量的计算方法更是重中之重。
全厂碳平衡
炼油厂的碳平衡可用下图表示。
碳含量是指单位化石燃料中所含的碳元素的质量。进入炼油厂的碳主要来自原油、天然气、甲醇、煤等原料和燃料,排出炼油厂的碳主要由产品及外排大气两种形式。
01
原料碳
组成原油的主要化学元素是碳、氢、硫、氮、氧,其中碳质量分数为83.0%~87.0%,氢质量分数为11.0%~14.0%,碳和氢构成石油的主要部分,约占95%以上。
天然气也是以碳氢化合物为主的小分子气体混合物,主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、少量的重碳氢化合物及非烃类的气体,如氮、硫化氢、二氧化碳、氦气等。炼油厂使用的天然气中碳质量分数一般为70%~75%。有个别炼油厂以煤炭作为燃料,在动力站产生蒸汽。构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等,占95%以上;还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。从煤的成因来看,煤化程度越深,碳含量越高,氢和氧的含量越低。泥炭中碳质量分数为55%~63%,褐煤碳质量分数为63%~77%,烟煤碳质量分数为76%~92%,无烟煤碳质量分数为90%~98%。
02
产品碳
目前炼油厂产品一般为液化石油气、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。其碳含量典型数值见下表。
03
大气排放碳
炼油生产过程中消耗的大量能量是以燃烧燃料得到的,是石化领域CO2排放的主要部分。石油炼制的CO2排放源为两大类,即直接排放和间接排放:直接排放主要包括化石燃料的燃烧排放、生产过程中的工艺排放以及各种逃逸排放,间接排放是指外购的由化石能源转换的电、蒸汽所产生的排放。由于目前针对间接排放是否列入炼油厂的实际碳排放还存在争议,故本文的研究内容主要是直接排放。炼油产生燃烧排放的主要设备为热电锅炉、蒸汽锅炉、工艺炉、涡轮和火炬等,工艺排放主要来自催化裂化装置烧焦、制氢工艺排放以及装置的催化剂再生等过程,因逃逸排放具有不确定性、排放数量很小,未来可以采用简化方法估算,这里暂不考虑。
碳平衡计算方法
01
原料碳计算
炼油厂物料带入的碳量总和具体计算公式为:
02
产品碳计算
炼油厂产品的主要化学元素是碳、氢、氧等,其中碳质量分数为80.0%~95.0%,氢质量分数为3.0%~21.0%,由碳和氢形成的烃类构成炼油产品的主要组成部分,约占96%以上。
03
全厂碳平衡
综合以上内容炼油厂碳平衡可用下式表示:
04
排放碳
对计算方法的补充说明
①项目前期阶段因无法确定产品的碳含量,只能以资料和文献进行估算,因此碳平衡法计算的炼油厂外排CO2也是估算值,采用合理的数值可以得到较为可靠的结果,可用于项目可行性研究报告及项目固定资产节能评估等文件的编制。
②进入生产阶段后,炼油厂配备的分析测试仪器,可随时监测和化验炼油厂的原料及所有产品的性质及组成,可以得到实际的碳含量数据,这时可以通过碳平衡法得到炼油厂外排CO2的准确数据,可用于炼油厂碳排放数据核算。
实例计算
以国内已经运行的某千万吨级炼油厂为例,对全厂进行碳平衡计算,结果见下图。
根据以上公式,计算得该炼油厂的C排放=C带入-C产品=909.1kt/a,CO2排放量=44/12×C排放=3333.4kt/a。
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整理: 化工活动家
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