某石油化工企业碳排放量核算研究

某石油化工企业碳排放量核算研究

张季军,孙浩泳,,张敏子

国网江苏电力有限公司泰州供电分公司

摘要石油与化工行业是我国重要支柱产业，但也是高耗能、高污染和高碳排的“三高”行业。因此，本文根据石化行业碳排放核算指南对某石油化工企业的CO2排放量进行了核算，以期为石化企业实施碳减排工作提供依据。结果表明：原油加工能力达到520万吨/年的某石油化工企业年CO2排放量约为1473833.8吨；最大的CO2排放量是燃料燃烧，占比企业CO2总排放量的50.4%；其次是净购入热力产生的CO2排放，占比27.9%；第三是净购入电力产生的CO2排放，占比16.1%；工业生产过程中的CO2排放主要来源于催化烧焦，占比6.8%。

关键词：石化企业，CO2，排放量，核算

1. 引言

2020年9月，习近平主席在第七十五届联合国大会上提出，中国二氧化碳（CO2）排放力争于2030年前达峰，争取2060年前实现碳中和[1]。目前，中国是世界上CO2排放量最大的国家。据报道[2]，2021年，中国CO2排放量超过119亿吨，减排压力巨大。石油化工产业是国民经济的基础产业，也是重要支柱产业[3]，为社会提供化石能源，但自身也消耗大量化石燃料[4]，是我国工业碳排放的主要来源行业之一[5]。据BP《2021世界能源统计》数据显示[6]，2020年中国石化工业CO2总排放量约为14.81亿吨，约占全国CO2排放总量的16%，因此石化行业也面临着巨大的CO2减排压力。2021年1月15日，中国石化在《“十四五”石油和化学工业发展指南》发布会上签署了《中国石油和化学工业碳达峰与碳中和宣言》，这表明实现碳达峰和碳中和目标将是石化行业艰巨的任务与重大的责任，针对石化行业的深入革命已势在必行[7]。因此，本文开展石化企业碳排放核算研究，旨在掌握石化行业碳排放的基础数据，为促进石化企业实施碳减排工作提供重要依据。

2. 企业用能与碳排放源识别

2.1企业基本信息

某石油化工企业原油加工能力达到520万吨/年，建有常减压装置、加氢裂化装置、燃料油加氢精制装置、连续重整装置、延迟焦化装置、石蜡基高压加氢润滑油基础油装置、环烷基高压加氢润滑油基础油装置、重油制烯烃装置、气体分馏装置、6万吨/年MTBE装置等23套工艺装置。

2.2企业用能情况

该石化企业主要能源消耗是燃料燃烧（自产燃料气、天然气）、电力及蒸汽。

（1）企业燃料消耗量

企业的燃料种类与年消费量如表1所示，天然气43121吨，净化干气72801吨，催化干气25306吨，制氢PSA解析气184829吨。另有催化烧焦28819吨。

表1 不同燃料的活动水平数据

（2）企业外购电量

该石油化工企业年外购电量为408171MWh，外供电量为0。

（3）外购高压蒸汽

该石油化工企业外购高压蒸汽（3.5MPa，390℃）1242132吨，其热量为3744779.554GJ，外供热力量为0。

2.3碳排放源识别

石化企业的CO2排放包括直接碳排放（含燃烧碳排放和工艺碳排放）和间接碳排放（电力、蒸汽）[8]。因此，企业识别了燃料燃烧（天然气、净化干气、催化干气、制氢PSA解析气、液化石油气）、工业生产过程（催化烧焦）、外购蒸汽、外购电力4个CO2排放项，企业碳源流的识别和划分如表2所示。

表2 流入流出企业边界的碳流源及其类别

3. 碳排放量核算

3.1核算方法

以独立法人企业为边界，核算在运营上受其控制的所有生产设施产生的温室气体排放。石油化工企业的CO2（EGHG）排放总量应等于燃料燃烧CO2排放量（ECO2_燃烧），加上火炬燃烧CO2排放量（ECO2_火炬），加上工业生产过程CO2排放量（ECO2_过程），减去企业CO2回收利用量（RCO2_回收），再加上企业净购入电力（ECO2_净电）和热力隐含的CO2排放量（ECO2_净热）[9]，即公式（1）。

      EGHG=ECO2_燃烧+ECO2_火炬+ECO2_过程-RCO2_回收+ECO2_净电+ECO2_净热       （1）

3.2燃料燃烧CO2排放量

燃料燃烧的CO2排放总量包括：天然气（E天燃气）、炼厂干气（E干气）、制氢PSA解析气（E解析气）和液化石油气（E石油气）燃烧排放的CO2总和，按式（2）计算。

                ECO2_燃烧=E天燃气+E干气+E解析气+E石油气（2）

每种燃料燃烧产生的CO2排放量根据式（3）与（4）进行计算。

              E燃料=AD

燃料×CC燃料×OF燃料×44/12（3）

                    AD燃料=FC燃料×Q燃料（4）

式中：

AD燃料——燃料的活动水平，以热值表示（GJ）；

FC燃料——燃料的消耗量（吨），天然气（万Nm3）；

Q燃料 ——燃料的低位发热量（GJ/吨），天然气（GJ/万Nm3）；

CC燃料——燃料的单位热值含碳率（吨C/GJ）；

OF燃料——燃料的碳氧化率（%）。

计算时所有燃料气的碳氧化率均取值99%；天然气、炼厂干气、制氢PSA解析气和液化石油气的单位热值含碳率分别取值0.0153、0.0182、0.03139和0.0172吨C/GJ。计算结果列于表3中，可以看出燃料燃烧的CO2排放总量为742571.0吨；其中，天燃气燃烧的CO2年排放量为119784.3吨，炼厂干气燃烧的CO2年排放量为119784.3吨，制氢PSA解析气燃烧的CO2年排放量为119784.3吨，液化石油气燃烧的年排放量为105662.1吨。

表3 燃料燃烧的CO2排放总量计算表

3.3工业生产过程的CO2排放量

由于生产过程中产生的燃料气（包括净化干气、催化干气、制氢PSA解析气和液化石油气）均作为燃料送入燃气管网进行燃烧，燃料气燃烧产生的CO2已在燃料燃烧部分进行了计算，因此生产过程产生的燃料气不再重复计算其CO2排放量。工业生产过程产生的催化积炭是催化装置中主要副产物之一，其主要产生于催化裂化装置与催化重整装置等[10]，催化烧焦产生的CO2排放量根据式（5）和（6）进行计算。

ECO2_过程=ECO2_烧焦=AD烧焦×CF烧焦×OF烧焦×44/12         （5）

AD烧焦=MC烧焦×Q烧焦（6）

式中：

AD烧焦——催化烧焦活动水平，以热值表示（GJ）；

MC烧焦——催化烧焦量（吨）；

Q烧焦——结焦的低位发热量（GJ/吨）；

CF烧焦——结焦的单位热值含碳率（吨C/GJ）；

OF烧焦——烧焦过程的碳氧化率（%）。

企业2021年的催化烧焦量为28819吨，结焦的低位发热量取值28.447GJ/吨，催化烧焦产生的热值为819814.093GJ；结焦的单位热值含碳率取值0.0294吨C/GJ，烧焦过程的碳氧化率取值93%，则该企业工业生产过程（催化烧焦）产生的CO2排放量为82189.6吨。

3.4净购入电力隐含的CO2排放量

企业净购入电力隐含的CO2排放量按照式（7）进行计算。

                        ECO2_净电=AD电力×EF电力                   （7）

式中：

AD电力——审计期内企业净购入电力量（MWh）；

EF电力——电力的CO2排放因子（吨CO2/MWh），。

企业2021年的净购入电力为408171MWh，电力的CO2排放因子取值0.581吨CO2/MWh，则该企业净购入电力隐含的CO2排放量为237147.4吨CO2。

3.5净购入热力隐含的CO2排放量

企业净购入热力隐含的CO2排放量按照式（8）计算。

                           ECO2_净热=AD热力×EF热力（8）

AD热力——审计期内企业净购入热力量（GJ）；

EF热力——热力（蒸汽）的CO2排放因子（吨CO2/GJ），

企业2021年的净购入热力（蒸汽）为3744779.554GJ，供热排放因子取0.11吨CO2/GJ，则该企业净购入热力隐含的CO2排放量为411925.8吨CO2。

3.6企业温室气体总排放量

由于该企业的火炬仅在事故时使用，因此火炬燃烧排放的CO2无法计量，默认为0；由于企业未进行CO2回收利用，因此企业CO2回收利用量为0。综上，该石化企业在2021年度的温室气体排放如表4所示，CO2排放总量为1473833.8吨CO2当量（包括净购入电力和热力隐含的CO2排放）。其中，燃料燃烧CO2排放为742571.0吨，工业生产过程催化烧焦的CO2排放量为82189.6吨，企业净购入电力隐含的CO2排放为237147.4吨；企业净购入热力隐含的CO2排放为411925.8吨。

表4 审计期企业能源消耗排放CO2总量

该企业不同源CO

2排放占比如图1所示。可以看出，该石化企业最大的CO2排放量是燃料燃烧，占比企业CO2总排放量的50.4%；其次是净购入热力产生的CO2排放，占比27.9%；第三是净购入电力产生的CO2排放，占比16.1%；工业生产过程中的CO2排放主要来源于催化烧焦，占比6.8%。

图1 某石化企业的各部分CO2排放量占比

4. 结论：

本文根据石化行业碳排放核算指南对某石油化工企业的CO2排放量进行了核算，以期为石化企业实施碳减排工作提供依据。结果表明：原油加工能力达到520万吨/年某石油化工企业年CO2排放量约为1473833.8吨；最大的CO2排放量是燃料燃烧，占比企业CO2总排放量的50.4%；其次是净购入热力产生的CO2排放，占比27.9%；第三是净购入电力产生的CO2排放，占比16.1%；工业生产过程中的CO2排放主要来源于催化烧焦，占比6.8%。

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