炼厂二氧化碳排放估算与分析

1、炼厂二氧化碳排放估算与分析孟宪玲（中国石化咨询公口 1，北京100029）摘 要：介绍了炼厂:氧化碳排放源的分类、分布以及主要的计算方法:对炼厂排放悄况进 行了估算和分析，提出了有关建议.关键词：炼厂二氣化碳排放估丝分析建议+心"匕13+心"匕13气候变化问题H益受到国际社会的广泛关 注'近期.我国政席公布/控制温室气体排放的 行动目标：即到2020年全国单位国内生产总値二 氣化碳（CO2）排放比2005年下降40%45%.表明 r中国政府对全人类长远发展高度负责的态度。 随着该行动目标的公布，巫点排放领域统计、监 测和考核办法的制定将逐渐提上议程，作为高耗 能行业

2、之一的石油石化行业在应对国家减排义务 屮要提前做好准备，为此，本文主耍对炼厂（：（）2排 放情况进行了介绍、估算和分析，并提出r有关 建议.为炼油行业制定减排战略和向对减排义务 提供参考。1炼厂CO2排放源分类及分布石油炼制生产过程中消耗大戢的能就.是石 油石化领域co?排放较为显著的部分一与其他业 生产部门相似,石油炼制生产C（）2排放源也主要包 括两大类.即直接排放和间接排放。立接排放主 要包括化石燃料燃烧后的燃烧排放、生产T艺过 程屮产生的1艺排放以及各种设备部件泄霜导致 的逃逸排放；间接排放主要足指外购的由化石能 源转换的电、蒸汽所产牛的排放。石油炼制行业产生燃烧排放的主要设备为热 电

3、锅炉、廡汽锅炉、工艺炉、涡轮和火炬等；而 工艺排放则主要来A催化裂化装置催化剂烧焦、 制氢装置T.艺排放以及其他装进催化剂再牛等过 程'在本研究中，因逃逸排放具有不确宦性、排 放数戢很小，暂不予以考虑C典型炼厂（：（）,排放源分类及分布如图1所示。2炼厂CO?排放量估算方法参考美国石油学会“油气行业温室气体排放 计算方法学纲要”,对炼厂CO2放量进行了估 算。基本原则为：采用物料平衡的方法计算固定 燃烧排放源的排放就，即以燃料用就与碳含就分 析数据为基础；一般假定完全燃烧，即燃料中的 碳100%燃烧变成C（）2; V.艺排放则根据不同T艺 特点及冇关参数进行估算。2.1燃烧排放1）对于

4、尚定和移动燃烧排放源，一般按照实 际的燃料消耗以及该燃料的实测碳含量（或默认 碳含就）为卑准计算燃烧过程的（：（），排放就其中 燃料消耗町根据实际生产悄况.采用燃料平衡或 容器测量的结果G基本计算公式如下：C6排放量=燃料量X碳转化率X燃料會碳 率 / 12x44通常，燃料燃烧时假设碳完全转化，对于不 能完仝燃烧的过程则根据渣中的碳含星调整碳 转化率主要燃料倉碳率可参考文献I中的数据或收稿日期：2010-02-18作者简介：孟宪玲.离级I：程师1998年毕业 中国石油大学化工专业,主要从事石油化T.规 划、咨询、项H评佔等I：作。+心"匕13+心"匕13接井放應烧拮放透逸排

5、放炼J coy放间接排放炼j外购电、删所对应的排放常域爪.催化裂公用工程化等匸艺装迎设施火炬俯化剂烧焦制氢装'总1414图1典型炼厂co?排放源分类及分布14根据报告单位实际测左数据确定。公式中的I2和 44分別为碳原子和（:的分子量。2）若已知燃料热值数据.可根据不同燃料的 热值和对应的（：6排放因子进行计算，即：（：（）2排放量二燃料量X热值X CQ排放因子不同燃料的热值以及对应的排放因子可参见 文献1。2.2工艺排放1 ）对于催化剂烧焦导致的工艺排放.一般采 用统计期内的优炭燃烧数量进行计算.并假设値 炭完全燃烧为CO? 计算公式如下：（：（）?排放戢=CCxCFx 44/12其

6、中:cc =统计期内的焦炭燃烧量CF =燃烧焦炭中的碳含量2）对于制氢装置产牛的工艺排放.一般基于 进料流量和碳含竝的物料平衡法进行估算.若碳 含量未知，可根据原料组成进行估算：C（）2排放量=FR x CF x 44/12其中：FR =统计期内的原料量（不包括） CF = K料中的碳含量需要注意的是,采用煤（焦）为原料的制氢 艺中，碳转化率不是100%需要根据残渣中的 碳含量予以调整"2.3间接排放对于炼厂外购蒸汽和电所对应的间接排放. 一股根锯实际消耗試和相应的排放冈子进行计 算，其中外购电（：（）扌I：放因子按照国家发改委公布 的电网基准线排放因子为准，供热（：（）2排放因子

7、可按153.23kg CO/GJ进行估算:CO排放量=汽、电外购量x排放因子3炼厂CO?排放量估算与分析3.1炼厂CO?排放概况根据上述炼厂CO?排放估算方法以及典型炼厂 基础数据统计叫对国内炼厂的CO,排放情况进行 J'估算结果表明：典型炼厂的（：6直接排放占总 排放的85%、间接排放占15%左右。直接排放中, 燃烧排放9T.艺排放所占的比例分别为60%和40% 左右；工艺排放以催化剂烧焦排放为主.占总工 艺排放的78%.制氢装置T艺排放占22%左右； 典型炼厂但括间接排放在内的总的（：（）2排放系数为 0.30吨CCV吨原油左右。3.2 不同类型炼厂CO?排放对比与分析炼厂因加匸规

8、模、加匸原油、加匸流程以及 产品结构的不同而分为不同的类型，为进一步探 讨不同类型炼厂的（：（）,排放情况.雨点考虑了炼 厂类型、炼厂规模、能耗水平、原油疏含量和API 度等因素，对CO?排放情况进行对比与分析。结果 表明：燃料化匸型炼厂的CO,排放系数比燃料型炼 厂要低X%左右.表明燃料化T.吃炼厂在物料、能 呈互供方面存在一定的优势，（：（）2排放系数略小一 些；随着炼厂规模的增加，（：（）2排放系数呈现递减 趋势.主要原因是炼厂规模越大.相对的能源综 合利用水半越髙.节能号（；心减卅效果较好 分析 单因耗能对炼厂排放的影响町知1单因耗能大、 炼厂能耗水 '杵较低.对应的单位加工量

9、的排放系1414孟宪玲.炼厂二氣化礦rr放佔*与分析低碳经济数也大一些初步看来.炼厂加的原油硫含就 与API变化对炼厂叫排放的影响不是很显著（见 图2、图3） o0.32图2不同类型炼厂CO?排放系数比较图3不同规模的炼厂CO?排放系数比较3.3炼厂加工流程对CO?排放的影响一般来说.炼油加总流程的选择核心是重 汕加匸方案的选取。口前比较成熟的工艺路线分 为两大类：一是加氢T艺；二是脱碳丁艺。询者 的代表是固定床渣油加氢处理技术.后者则是延 迟焦化技术。以千万吨级炼厂的延迟焦化、觅油加氢路线 规划方案为模板.对两种典型炼厂加流程的（：6 排放情况进行门测算与对比结果表明.若采用 延迟焦化加工方

10、案,由于焦化装置的碳捕集作用 以及加T过程中耗氢较少.加工吨顷油总的排放 系数为0.25吨CO/吨原油左右;若采用重油加氢路 线.一般需耍配置同等规模的催化裂化装瞥.催 化烧焦数量校大；氢气耗量也较大，制氢装直的 排放赴也大.加T.吨原油总的排放系数为0.32吨 CO/吨原油比采用焦化I：艺的加I方案高出28% 左右。3.4主要炼油装置排放分析与比较I 200I (MN)2()0图4炼厂CO?排放呈比较根据炼油牛产装置卑础数据集的统计数据. 对炼厂16套主要炼油装置的CO?排放情况进行估 算，,加“面定义有所不同，在此将装邊本身所消 耗的燃料燃烧排放定义为直接排放；把输人装邊 的蒸汽和电所对应

11、的排放定义为间接排放.并分 别进行了估算。结果表明:催化裂化装置叫排放 最为显著，其次足常减压、催化重整、制氢和焦 化等装置（见图4 ）。0孟宪玲.炼厂二氣化礦rr放佔*与分析低碳经济03.5不同制氢原料和工艺CO?工艺排放对比与 分析在炼厂C（L丁艺排放源中，制氢装世由于消耗 大就的轻灼原料而成为T.艺（：6排放大戸随苕我 国汽柴油产詁质就升级步伐的不断加快.炼厂加 氢装置和制氢装置能力将U益增加.（：6排放强度 将进一步増加。为探讨制氢装置减排的潜力与可能性.对不 同制氢原料和匸艺的CO： I：艺排放进行了对比与分 析结果表明：对于炼厂常规采用的石脑油、天 然气以及炼厂于Y3种制氢原料.采

12、用蒸汽转化法 的原料消耗、燃料消耗量非常相近,对应的CO? 排放因子相差不大；而对于采用煤/焦部分氣化逍 气制氢的艺单位氢气产品的原料消耗较大， 相应的CO?排放因子比轻怪蒸汽转化法要高出近 40%不同制氢原料和丁.艺（：（）,排放情况比较见 表1。表1不同制氢原料和工艺CO2工艺排放比较原料种类石脑油天然气炼厂干气煤/焦原料梢耗3.403.313.367.90燃料消耗0680.590.620.031单位工艺It放9.729.2249.36317.38m位燃烧用放1.941.641.7280.086工艺和燃烧撐放系数11.6710.8711.0917.47/18.79注：制包袈盟规模均为9力标

13、立方米/时。4总结与建议1）典型炼厂的（：（）,排放分为直接排放和间接 排放两大类 排放源主要来自固定设爸的燃料燃 烧以及生产艺排放，包括间接排放在内的炼厂 CO?总排放系数为0.30吨COJ吨原油左右。2）催化裂化装进是炼厂的核心牛产装握之 一,由于其催化剂烧像而成为CO#放大户。因 此.如何优化催化裂化装应操作、降低生焦是炼 厂C6减排应重点关注的方向。有关研究表明W FCC装置进料密度、转化 率等因索对（：6排放影响较为显着,催化进料轻质 化以及保持合理装理转化率可有效促进减排'3）炼厂主要炼油装谊的（：（）排放数杲9该装 曽的能源消耗密切相关能耗较大的装置（：6排放数 址也较大

14、紡能是实现炼厂（：（）2减排的放主耍乎段C4）无论采用那种制氢原料和艺单位氢气 产品的co排放强度都较大，未来低成本煤制氢 .艺将在炼厂氢气供应中占一定的比例,其C（）2排放强度更大,如何加强制氢装置高纯度C（）2资源的 回收利用将成为値得关注的问题世议通过优化 全厂加工流程、加强氢气资源回收利JIJW施降 低氢气消耗；调整制氢原料结构、降低原料消耗 等措施来降低制氢装置排放强度。5）由于炼厂的（：（）2排放较为显著，欧莫等国 家和地区控制温室气体排放的相关策略对炼油行 业的发展产生了很大的影响-建议国内炼油企业 积极艾注国内减排政策的进展.逐步加强对自身 排放的统计和监测，在大力开展节能降耗

15、的基础 上.减缓C（）2排放。参考文献1矣国石油学会油气行业温空气体排放计算方法学纲 零.2004版|2国家发展与改革委员会网站.2010年3 中国石油化集团公司炼油装置皋础数据集.2005- 2（K）8 年4 Michiel Spoor R. Refinery C02 Challenges. KBC PrnceMsi Technology l4（l. H、（lrocarhon China. 2（X）6. （ 3 ）|5 lan Moore. Keducing （：（）? Emissions. As|m*b lech Lt（i«HydmcariMin China. 2006（2 ）1

16、6匕Abstraas of Se 一 eaed Aades (1 )Petroleum & Petrochemical Enterprises Development Environment and Strate$>> in thePost-Crisis TiniesJin Sanlin(Information Center. Development Research Center of the State Council, Beijing 100010. China)Abstract: The article analyzes the new characteristic

17、s emerging in the development environment of petroleum & petrochemical industry. It also points out that, faced with the new situation of the postcrisis times, petroleum & petrochemical enterprises should take advantage of the opportunity, have the initiative in their hands and promote thems

18、elves to develop well and fast.Keywords: post-crisis times, petroleum & petrochemical enterprises, development environment.strategyThe Econonn of China's Petroleum and Chemical InduMn Rose A<!；un tuards Better Situation in 2009Feng Shiliang(China Petroleum and Chemical Industry Associatio

19、n. Beijing 100726, China)Abstract: The article an a lyzes the economic operatio n situation and characteristics of China's petroleum and chemical industry in 2009 and forecasts its development prospect in 2010.Keywords: petroleum, chemical industry, economic situation, reviewThe Design Thinking

20、of Technical Integration Applications in Modem RefineriesSun Lili(Sinopec Engineering Incorporation, Beijing 100101)Abstract: The article researches the technical integration applications aiming at large-scale modern refineries* adaptation to the development of crude oil diversification trends as we

21、ll as the needs of rational utilization of resources, energy saving and environmental protection and provides some design thinking to solve the contradictions and difficulties such as resources utilization and energy consumption level, environmental protection and economic benefit.Keywords: modernizationz refineryiechnology, integration, design thinkingThe Estimation and Analvsis of Carbon Dio