煉廠二氧化碳排放估算與分析

1、煉廠二氧化碳排放估算與分析孟憲玲（中國石化咨詢公口 1，北京100029）摘 要：介紹了煉廠:氧化碳排放源的分類、分布以及主要的計算方法:對煉廠排放悄況進 行了估算和分析，提出了有關(guān)建議.關(guān)鍵詞：煉廠二氣化碳排放估絲分析建議+心"匕13+心"匕13氣候變化問題H益受到國際社會的廣泛關(guān) 注'近期.我國政席公布/控制溫室氣體排放的 行動目標：即到2020年全國單位國內(nèi)生產(chǎn)總値二 氣化碳（CO2）排放比2005年下降40%45%.表明 r中國政府對全人類長遠發(fā)展高度負責(zé)的態(tài)度。 隨著該行動目標的公布，巫點排放領(lǐng)域統(tǒng)計、監(jiān) 測和考核辦法的制定將逐漸提上議程，作為高耗 能行業(yè)

2、之一的石油石化行業(yè)在應(yīng)對國家減排義務(wù) 屮要提前做好準備，為此，本文主耍對煉廠（：（）2排 放情況進行了介紹、估算和分析，并提出r有關(guān) 建議.為煉油行業(yè)制定減排戰(zhàn)略和向?qū)p排義務(wù) 提供參考。1煉廠CO2排放源分類及分布石油煉制生產(chǎn)過程中消耗大戢的能就.是石 油石化領(lǐng)域co?排放較為顯著的部分一與其他業(yè) 生產(chǎn)部門相似,石油煉制生產(chǎn)C（）2排放源也主要包 括兩大類.即直接排放和間接排放。立接排放主 要包括化石燃料燃燒后的燃燒排放、生產(chǎn)T藝過 程屮產(chǎn)生的1藝排放以及各種設(shè)備部件泄霜導(dǎo)致 的逃逸排放；間接排放主要足指外購的由化石能 源轉(zhuǎn)換的電、蒸汽所產(chǎn)牛的排放。石油煉制行業(yè)產(chǎn)生燃燒排放的主要設(shè)備為熱 電

3、鍋爐、廡汽鍋爐、工藝爐、渦輪和火炬等；而 工藝排放則主要來A催化裂化裝置催化劑燒焦、 制氫裝置T.藝排放以及其他裝進催化劑再牛等過 程'在本研究中，因逃逸排放具有不確宦性、排 放數(shù)戢很小，暫不予以考慮C典型煉廠（：（）,排放源分類及分布如圖1所示。2煉廠CO?排放量估算方法參考美國石油學(xué)會“油氣行業(yè)溫室氣體排放 計算方法學(xué)綱要”,對煉廠CO2放量進行了估 算?；驹瓌t為：采用物料平衡的方法計算固定 燃燒排放源的排放就，即以燃料用就與碳含就分 析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)；一般假定完全燃燒，即燃料中的 碳100%燃燒變成C（）2; V.藝排放則根據(jù)不同T藝 特點及冇關(guān)參數(shù)進行估算。2.1燃燒排放1）對于

4、尚定和移動燃燒排放源，一般按照實 際的燃料消耗以及該燃料的實測碳含量（或默認 碳含就）為卑準計算燃燒過程的（：（），排放就其中 燃料消耗町根據(jù)實際生產(chǎn)悄況.采用燃料平衡或 容器測量的結(jié)果G基本計算公式如下：C6排放量=燃料量X碳轉(zhuǎn)化率X燃料會碳 率 / 12x44通常，燃料燃燒時假設(shè)碳完全轉(zhuǎn)化，對于不 能完仝燃燒的過程則根據(jù)渣中的碳含星調(diào)整碳 轉(zhuǎn)化率主要燃料倉碳率可參考文獻I中的數(shù)據(jù)或收稿日期：2010-02-18作者簡介：孟憲玲.離級I：程師1998年畢業(yè) 中國石油大學(xué)化工專業(yè),主要從事石油化T.規(guī) 劃、咨詢、項H評佔等I：作。+心"匕13+心"匕13接井放應(yīng)燒拮放透逸排

5、放煉J coy放間接排放煉j外購電、刪所對應(yīng)的排放常域爪.催化裂公用工程化等匸藝裝迎設(shè)施火炬俯化劑燒焦制氫裝'總1414圖1典型煉廠co?排放源分類及分布14根據(jù)報告單位實際測左數(shù)據(jù)確定。公式中的I2和 44分別為碳原子和（:的分子量。2）若已知燃料熱值數(shù)據(jù).可根據(jù)不同燃料的 熱值和對應(yīng)的（：6排放因子進行計算，即：（：（）2排放量二燃料量X熱值X CQ排放因子不同燃料的熱值以及對應(yīng)的排放因子可參見 文獻1。2.2工藝排放1 ）對于催化劑燒焦導(dǎo)致的工藝排放.一般采 用統(tǒng)計期內(nèi)的優(yōu)炭燃燒數(shù)量進行計算.并假設(shè)値 炭完全燃燒為CO? 計算公式如下：（：（）?排放戢=CCxCFx 44/12其

6、中:cc =統(tǒng)計期內(nèi)的焦炭燃燒量CF =燃燒焦炭中的碳含量2）對于制氫裝置產(chǎn)牛的工藝排放.一般基于 進料流量和碳含竝的物料平衡法進行估算.若碳 含量未知，可根據(jù)原料組成進行估算：C（）2排放量=FR x CF x 44/12其中：FR =統(tǒng)計期內(nèi)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）為原料的制氫 藝中，碳轉(zhuǎn)化率不是100%需要根據(jù)殘渣中的 碳含量予以調(diào)整"2.3間接排放對于煉廠外購蒸汽和電所對應(yīng)的間接排放. 一股根鋸實際消耗試和相應(yīng)的排放岡子進行計 算，其中外購電（：（）扌I：放因子按照國家發(fā)改委公布 的電網(wǎng)基準線排放因子為準，供熱（：（）2排放因子

7、可按153.23kg CO/GJ進行估算:CO排放量=汽、電外購量x排放因子3煉廠CO?排放量估算與分析3.1煉廠CO?排放概況根據(jù)上述煉廠CO?排放估算方法以及典型煉廠 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計叫對國內(nèi)煉廠的CO,排放情況進行 J'估算結(jié)果表明：典型煉廠的（：6直接排放占總 排放的85%、間接排放占15%左右。直接排放中, 燃燒排放9T.藝排放所占的比例分別為60%和40% 左右；工藝排放以催化劑燒焦排放為主.占總工 藝排放的78%.制氫裝置T藝排放占22%左右； 典型煉廠但括間接排放在內(nèi)的總的（：（）2排放系數(shù)為 0.30噸CCV噸原油左右。3.2 不同類型煉廠CO?排放對比與分析煉廠因加匸規(guī)

8、模、加匸原油、加匸流程以及 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不同而分為不同的類型，為進一步探 討不同類型煉廠的（：（）,排放情況.雨點考慮了煉 廠類型、煉廠規(guī)模、能耗水平、原油疏含量和API 度等因素，對CO?排放情況進行對比與分析。結(jié)果 表明：燃料化匸型煉廠的CO,排放系數(shù)比燃料型煉 廠要低X%左右.表明燃料化T.吃煉廠在物料、能 呈互供方面存在一定的優(yōu)勢，（：（）2排放系數(shù)略小一 些；隨著煉廠規(guī)模的增加，（：（）2排放系數(shù)呈現(xiàn)遞減 趨勢.主要原因是煉廠規(guī)模越大.相對的能源綜 合利用水半越髙.節(jié)能號（；心減卅效果較好 分析 單因耗能對煉廠排放的影響町知1單因耗能大、 煉廠能耗水 '杵較低.對應(yīng)的單位加工量

9、的排放系1414孟憲玲.煉廠二氣化礦rr放佔*與分析低碳經(jīng)濟數(shù)也大一些初步看來.煉廠加的原油硫含就 與API變化對煉廠叫排放的影響不是很顯著（見 圖2、圖3） o0.32圖2不同類型煉廠CO?排放系數(shù)比較圖3不同規(guī)模的煉廠CO?排放系數(shù)比較3.3煉廠加工流程對CO?排放的影響一般來說.煉油加總流程的選擇核心是重 汕加匸方案的選取。口前比較成熟的工藝路線分 為兩大類：一是加氫T藝；二是脫碳丁藝。詢者 的代表是固定床渣油加氫處理技術(shù).后者則是延 遲焦化技術(shù)。以千萬噸級煉廠的延遲焦化、覓油加氫路線 規(guī)劃方案為模板.對兩種典型煉廠加流程的（：6 排放情況進行門測算與對比結(jié)果表明.若采用 延遲焦化加工方

10、案,由于焦化裝置的碳捕集作用 以及加T過程中耗氫較少.加工噸頃油總的排放 系數(shù)為0.25噸CO/噸原油左右;若采用重油加氫路 線.一般需耍配置同等規(guī)模的催化裂化裝瞥.催 化燒焦數(shù)量校大；氫氣耗量也較大，制氫裝直的 排放赴也大.加T.噸原油總的排放系數(shù)為0.32噸 CO/噸原油比采用焦化I：藝的加I方案高出28% 左右。3.4主要煉油裝置排放分析與比較I 200I (MN)2()0圖4煉廠CO?排放呈比較根據(jù)煉油牛產(chǎn)裝置卑礎(chǔ)數(shù)據(jù)集的統(tǒng)計數(shù)據(jù). 對煉廠16套主要煉油裝置的CO?排放情況進行估 算，,加“面定義有所不同，在此將裝邊本身所消 耗的燃料燃燒排放定義為直接排放；把輸人裝邊 的蒸汽和電所對應(yīng)

11、的排放定義為間接排放.并分 別進行了估算。結(jié)果表明:催化裂化裝置叫排放 最為顯著，其次足常減壓、催化重整、制氫和焦 化等裝置（見圖4 ）。0孟憲玲.煉廠二氣化礦rr放佔*與分析低碳經(jīng)濟03.5不同制氫原料和工藝CO?工藝排放對比與 分析在煉廠C（L丁藝排放源中，制氫裝世由于消耗 大就的輕灼原料而成為T.藝（：6排放大戸隨苕我 國汽柴油產(chǎn)詁質(zhì)就升級步伐的不斷加快.煉廠加 氫裝置和制氫裝置能力將U益增加.（：6排放強度 將進一步増加。為探討制氫裝置減排的潛力與可能性.對不 同制氫原料和匸藝的CO： I：藝排放進行了對比與分 析結(jié)果表明：對于煉廠常規(guī)采用的石腦油、天 然氣以及煉廠于Y3種制氫原料.采

12、用蒸汽轉(zhuǎn)化法 的原料消耗、燃料消耗量非常相近,對應(yīng)的CO? 排放因子相差不大；而對于采用煤/焦部分氣化逍 氣制氫的藝單位氫氣產(chǎn)品的原料消耗較大， 相應(yīng)的CO?排放因子比輕怪蒸汽轉(zhuǎn)化法要高出近 40%不同制氫原料和丁.藝（：（）,排放情況比較見 表1。表1不同制氫原料和工藝CO2工藝排放比較原料種類石腦油天然氣煉廠干氣煤/焦原料梢耗3.403.313.367.90燃料消耗0680.590.620.031單位工藝It放9.729.2249.36317.38m位燃燒用放1.941.641.7280.086工藝和燃燒撐放系數(shù)11.6710.8711.0917.47/18.79注：制包袈盟規(guī)模均為9力標

13、立方米/時。4總結(jié)與建議1）典型煉廠的（：（）,排放分為直接排放和間接 排放兩大類 排放源主要來自固定設(shè)爸的燃料燃 燒以及生產(chǎn)藝排放，包括間接排放在內(nèi)的煉廠 CO?總排放系數(shù)為0.30噸COJ噸原油左右。2）催化裂化裝進是煉廠的核心牛產(chǎn)裝握之 一,由于其催化劑燒像而成為CO#放大戶。因 此.如何優(yōu)化催化裂化裝應(yīng)操作、降低生焦是煉 廠C6減排應(yīng)重點關(guān)注的方向。有關(guān)研究表明W FCC裝置進料密度、轉(zhuǎn)化 率等因索對（：6排放影響較為顯著,催化進料輕質(zhì) 化以及保持合理裝理轉(zhuǎn)化率可有效促進減排'3）煉廠主要煉油裝誼的（：（）排放數(shù)杲9該裝 曽的能源消耗密切相關(guān)能耗較大的裝置（：6排放數(shù) 址也較大

14、紡能是實現(xiàn)煉廠（：（）2減排的放主耍乎段C4）無論采用那種制氫原料和藝單位氫氣 產(chǎn)品的co排放強度都較大，未來低成本煤制氫 .藝將在煉廠氫氣供應(yīng)中占一定的比例,其C（）2排放強度更大,如何加強制氫裝置高純度C（）2資源的 回收利用將成為値得關(guān)注的問題世議通過優(yōu)化 全廠加工流程、加強氫氣資源回收利JIJW施降 低氫氣消耗；調(diào)整制氫原料結(jié)構(gòu)、降低原料消耗 等措施來降低制氫裝置排放強度。5）由于煉廠的（：（）2排放較為顯著，歐莫等國 家和地區(qū)控制溫室氣體排放的相關(guān)策略對煉油行 業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響-建議國內(nèi)煉油企業(yè) 積極艾注國內(nèi)減排政策的進展.逐步加強對自身 排放的統(tǒng)計和監(jiān)測，在大力開展節(jié)能降耗

15、的基礎(chǔ) 上.減緩C（）2排放。參考文獻1矣國石油學(xué)會油氣行業(yè)溫空氣體排放計算方法學(xué)綱 零.2004版|2國家發(fā)展與改革委員會網(wǎng)站.2010年3 中國石油化集團公司煉油裝置皋礎(chǔ)數(shù)據(jù)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