石油加工、乙烯生产等工艺流程的燃料燃烧加热,自发电力和自产蒸汽涉及的化石燃料消耗,
产生的碳排放量均可以使用以下方法进行计算。企业可根据自身是否有测定燃料的元素碳含量从以 下两种方法选取一种方法计算燃烧产生的二氧化碳排放量。
(1)热值法
当企业没有实测燃料的元素碳含量时,按公式(1)计算:
∑ ( 10 )
AE
c AD
j,l Q
j,l EF
j,l
-6 ………(1)式中:
AEc ——燃烧产生的二氧化碳排放量,单位为吨二氧化碳(t-CO2);
AD ——活动数据,即燃料使用量,单位为吨(t)或万立方米(104m3);
Q ——低位发热量,单位为兆焦耳/吨燃料(MJ/t)或兆焦耳/万立方米燃气(MJ/104m3);
EF ——排放因子,单位为克二氧化碳/兆焦耳(g-CO2/MJ);
10-6 ——质量单位克与吨的转换系数;
j ——表示企业整体或者不同二氧化碳排放单元、二氧化碳排放设备,与排放范围识别结果相关;
l ——表示燃料的种类。
(2)实测碳含量法
当企业有实测燃料的元素碳含量或者通过测定燃料成分而计算获得燃料的含碳质量分数时,按 公式(2)计算:
(2)
式中:
AEc ——燃烧产生的二氧化碳排放量,单位为吨二氧化碳(t-CO2);
AD ——活动数据,即燃料使用量,单位为吨(t)或万立方米(104m3);
CM ——单位质量或体积燃料的碳含量,单位为吨碳/吨燃料(t-C/t)或吨碳/万立方米燃气(t-C/104m3); 44/12 ——CO2和C 之间的分子量比值;
j ——表示企业整体或者不同二氧化碳排放单元、二氧化碳排放设备,与排放范围识别结果相关;
l ——表示燃料的种类。
6.1.2 工艺过程直接排放
6.1.2.1 催化剂过程烧焦 CO2排放
催化裂化装置、催化重整装置、汽油加氢装置、乙烯裂解、碳二碳三加氢等装置反应过程中,
由于小分子烃类还原或不饱和烃类聚合、缩合产生结焦,沉积在催化剂上,堵塞催化剂毛孔,导致 催化剂失活。生产过程中,一般采取烧焦的方式使催化剂恢复活性。
企业催化剂烧焦再生有两种形式:一是将催化剂返回厂家进行再生;二是催化剂在装置中在线 再生。第一种不计入本企业的碳排放;第二种根据各装置不同,可以采用不同的计算公式。其中,
部分装置(如催化重整装置)为固定床反应器,其催化剂可以精确称量,则根据再生前后催化剂的 重量变化计算碳排放量;部分装置(如催化裂化装置)为流化床反应器,其催化剂不可精确称量,
则根据再生烟气中COx体积含量计算碳排放量。
(1)称量催化剂方法
可精确称量催化剂的装置,其碳排放量计算公式为:
………(3)
式中:
——催化剂烧焦产生的碳排放量,t;
——烧焦过程再生前催化剂的质量,t;
——烧焦过程再生前催化剂的含碳率,%;
——烧焦过程再生后催化剂的质量,t;
——烧焦过程再生后催化剂的含碳率,%。
(2)烟气排量倒推法
催化裂化、裂解汽油加氢、碳二碳三加氢催化、乙烯裂解装置催化剂再生过程为流化床烧焦。
其中不可精确称量催化剂的质量,烧焦过程产生的CO2排放量以排出口风量和废气浓度为基础进行 计算,其碳排放量计算公式为:
………(4)
式中:
——催化剂烧焦过程产生的碳排放量,t;
——催化剂烧焦过程的烟气排放量,单位为标准立方米(Nm3)。
——烧焦排放烟气中 CO2和CO 的体积含量,出口废气中的 CO2和CO 浓度(体积分数),%;
22.4 ——从摩尔体积转换为质量的系数,单位为标立方米/千摩尔(Nm3/kmol)。
注:如对烧焦过程的排放风量有质量流量表监测,则推荐采用公式(4)计算,否则采用物质质量
平衡法(5)推算。
(3)装置碳平衡法
如对工艺过程排放的催化剂烧焦量质量不可测试或装置出口排风量无测试时,可采用装置物质 质量平衡法,计算催化剂烧焦过程的二氧化碳排放。
………(5)
式中:
——催化剂烧焦产生的碳排放量,t;
AD1i——烧焦装置过程输入端各种物料的质量,t;
——烧焦装置过程输入端各种物料的碳含量,%(质量分数);
——烧焦装置过程输出端各种物料的质量,t;
——烧焦装置过程输出端各种物料的碳含量,%(质量分数)。
6.1.2.2 环氧乙烷/乙二醇过程 CO2排放计算
环氧乙烷的工艺生产过程中,采用乙烯和氧气为原料,经环化反应后生产环氧乙烷,同时发生 氧化副反应,生成二氧化碳和水。部分二氧化碳经二氧化碳回收系统回收生产液态CO2产品,部分 排入大气。计算公式为:
………(6)
式中:
——环氧乙烷装置生产过程中产生的碳排放量,t;
——环氧乙烷装置原料消费量,t;
——环氧乙烷装置原料的含碳率,% (质量分数);
——环氧乙烷装置第 i 种产品(或副产品)产量,t;
——环氧乙烷装置第 i 种产品(或副产品)的含碳率,% (质量分数)。
6.1.2.3 硫磺回收过程 CO2排放计算
对于以酸性气为原料的硫磺回收工艺,制程排放来源主要是酸性原料气中含有的CO2,排放 的CO 以酸性气的量和酸性气中CO 的含量为基础进行计算,硫磺回收装置中焚烧炉的燃料气造
成的CO2排放,已列入固定排放源中,因此不计入制程排放,硫磺回收过程CO2排放计算公式如 下:
………(7)
式中:
——硫磺装置生产过程产生的碳排放量,t;
——硫磺装置酸性气的气量,Nm3;
——硫磺装置酸性气中 CO2的体积含量,%;
22.4 ——从摩尔体积转换为质量的系数,单位为标立方米/千摩尔(Nm3/kmol)。
6.1.2.4 制氢反应直接排放
制氢装置采用煤、天然气、石脑油等原料,在转化炉内与水蒸汽发生反应,生成H2、CO 和 CO2, 低压解析后,含CO 和 CO2的脱附气最后进入转化炉作燃料,燃烧尾气中主要是CO2,部分回收用 于生产液态CO2产品,部分排入大气。
(1)脱附气测量法计算制氢过程 CO2排放
以脱附气的量和脱附气中CO2的含量为基础计算CO2的排放,计算公式如下:
………(8)
——制氢装置生产过程产生的碳排放量,t;
——制氢装置脱附气的气量,Nm3;
——制氢装置脱附气中 CO2的体积含量,%。
22.4——从摩尔体积转换为质量的系数,单位为标立方米/千摩尔(Nm3/kmol)。
注:避免在燃烧排放和制氢过程中重复计算制氢装置尾气排放。
(2)制氢装置碳平衡方法计算 CO2排放
企业对制氢装置的脱附气流量及CO2的浓度无测试数据时,可通过装置的碳平衡方法计算制氢 装置的二氧化碳排放。
…………(9)
式中:
——制氢过程二氧化碳的排放量,t;
AD1i ——制氢原料如煤炭、天然气、石脑油、炼厂干气的质量,t;
——对应的各原料的碳含量,%(质量分数);
——输出产品的质量,t;
——输出产品的碳含量,%(质量分数)。
6.1.2.5 其它工业过程直接排放计算
对于企业的CFB 锅炉使用的石灰石产生的排放,其计算公式如下:
12 44
3 3
3
CaCO
CaCO
CaCO
AD C
AE …………(10)
式中:
AECaCO3 ——CFB 锅炉使用石灰石产生的二氧化碳排放量,单位为吨二氧化碳(t-CO2);
AD ——活动数据,CFB 锅炉使用石灰石消耗量(折纯),单位为吨(t);
CCaCO3 ——单位质量石灰石的碳含量,单位为吨碳/吨石灰石(t-C/t),如无实测,取值 12%;
44/12 ——CO2和C 之间的分子量比值;
6.2 间接二氧化碳排放量的计算