炼厂二氧化碳排放估算与分析

1 炼厂CO2排放源分类及分布 石油炼制生产过程中消耗大量的能量，是石
油石化领域CO2排放较为显著的部分。与其他工业 生产部门相似，石油炼制生产CO2排放源也主要包 括两大类，即直接排放和间接排放。直接排放主 要包括化石燃料燃烧后的燃烧排放、生产工艺过 程中产生的工艺排放以及各种设备部件泄露导致 的逃逸排放；间接排放主要是指外购的由化石能 源转换的电、蒸汽所产生的排放。
4）无论采用那种制氢原料和工艺，单位氢气 产品的CO2排放强度都较大。未来，低成本煤制氢 工艺将在炼厂氢气供应中占一定的比例，其CO2排 放强度更大，如何加强制氢装置高纯度CO2资源的 回收利用将成为值得关注的问题。建议通过优化
全厂加工流程、加强氢气资源回收利用等措施降 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。
计算方法学纲要”[1]，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 燃烧排放源的排放量，即以燃料用量与碳含量分 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CO2；工艺排放则根据不同工艺 特点及有关参数进行估算。 2.1 燃烧排放
1）对于固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 碳含量）为基准计算燃烧过程的CO2排放量。其中 燃料消耗可根据实际生产情况，采用燃料平衡或 容器测量的结果。基本计算公式如下：
2）催化裂化装置是炼厂的核心生产装置之 一，由于其催化剂烧焦而成为CO2排放大户。因 此，如何优化催化裂化装置操作、降低生焦是炼 厂CO2减排应重点关注的方向。
有关研究表明[4-5]：FCC装置进料密度、转化 率等因素对CO2排放影响较为显著，催化进料轻质 化以及保持合理装置转化率可有效促进减排。
3）炼厂主要炼油装置的CO2排放数量与该装 置的能源消耗密切相关，能耗较大的装置CO2排放数 量也较大，节能是实现炼厂CO2减排的最主要手段。
Hydrocarbon China, 2006,（2）
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Abstracts of Selected Articles（Ⅰ）
Petroleum & Petrochemical Enterprises’ Development Environment and Strategy in the
炼厂干气 3.36 0.62 9.363 1.728 11.09
煤/焦 7.90 0.031 17.38 0.086
17.47/18.79
吨/吨
4 总结与建议
1）典型炼厂的CO2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备的燃料燃 烧以及生产工艺排放，包括间接排放在内的炼厂 CO2总排放系数为0.30吨CO2/吨原油左右。
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孟宪玲. 炼厂二氧化碳排放估算与分析
低碳经济
Low-Carbon Economy
数也大一些。初步看来，炼厂加工的原油硫含量 与API变化对炼厂CO2排放的影响不是很显著（见 图2、图3）。
0. 32
0. 30
排放系数
0. 28
0. 26
0. 24
排放系数
0. 22 油化一体化厂
CF = 燃烧焦炭中的碳含量 2）对于制氢装置产生的工艺排放，一般基于 进料流量和碳含量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： CO2排放量 ＝ FR × CF × 44/12 其中：FR = 统计期内的原料量（不包括H2O）
CF = 原料中的碳含量 需要注意的是，采用煤（焦）为原料的制氢 工艺中，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， 一般根据实际消耗量和相应的排放因子进行计 算。其中外购电CO2排放因子按照国家发改委公布 的电网基准线排放因子为准[2]，供热CO2排放因子
油加工方案的选取。目前比较成熟的工艺路线分 为两大类：一是加氢工艺；二是脱碳工艺。前者 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、重油加氢路线 规划方案为模板，对两种典型炼厂加工流程的CO2 排放情况进行了测算与对比。结果表明，若采用 延迟焦化加工方案，由于焦化装置的碳捕集作用 以及加工过程中耗氢较少，加工吨原油总的排放 系数为0.25吨CO2/吨原油左右；若采用重油加氢路 线，一般需要配置同等规模的催化裂化装置，催 化烧焦数量较大；氢气耗量也较大，制氢装置的 排放量也大，加工吨原油总的排放系数为0.32吨 CO2/吨原油，比采用焦化工艺的加工方案高出28% 左右。 3.4 主要炼油装置排放分析与比较
燃料型炼厂
炼厂类型
图2 不同类型炼厂CO2排放系数比较
0.34
0.32
0.30
0.28
0.26
0.24
0.22
Hale Waihona Puke 0.20 < 500
500～1 000
> 1 000
炼厂规 模（万吨/年）
图3 不同规模的炼厂CO2排放系数比较
3.3 炼厂加工流程对CO2排放的影响 一般来说，炼油加工总流程的选择核心是重
Post-Crisis Times
Jin Sanlin
1
(Information Center, Development Research Center of the State Council, Beijing 100010, China)
1 200
1 000 800
直接排放
总排放
排放量（万吨/年）
600
400
200
0 常减压
催化 裂化
延迟 焦化
催化 重整
汽煤柴 渣加 氢
加氢 裂化
图4 炼厂CO2排放量比较
制氢 装置
其他 装置
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低碳经济
Low-Carbon Economy
3.5 不同制氢原料和工艺CO2工艺排放对比与 分析
根据炼油生产装置基础数据集的统计数据， 对炼厂16套主要炼油装置的CO2排放情况进行了估 算。与前面定义有所不同，在此将装置本身所消 耗的燃料燃烧排放定义为直接排放；把输入装置 的蒸汽和电所对应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CO2排放 最为显著，其次是常减压、催化重整、制氢和焦 化等装置（见图4）。
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炼厂CO2排放 直接排放
间接排放
燃烧排放
常减压、催化裂 公用工程
化等工艺装置
设施
逃逸排放
工艺排放
炼厂外购电、蒸汽 所对应的排放
火炬
催化剂烧焦
制氢装置
图1 典型炼厂CO2排放源分类及分布
根据报告单位实际测定数据确定。公式中的12和 44分别为碳原子和CO2的分子量。
[2] 国家发展与改革委员会网站，2010年 [3] 中国石油化工集团公司炼油装置基础数据集，2005-
2008年 [4] Michiel Spoor R. Refinery CO2 Challenges. KBC Process
Technology Ltd, Hydrocarbon China, 2006,（3） [5] Ian Moore. Reducing CO2 Emissions. Aspen Tech Ltd，
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Low-Carbon Economy
炼厂二氧化碳排放估算与分析
孟宪玲
（中国石化咨询公司，北京100029）
摘 要：介绍了炼厂二氧化碳排放源的分类、分布以及主要的计算方法；对炼厂排放情况进 行了估算和分析，提出了有关建议。
关键词：炼厂 二氧化碳排放 估算 分析 建议
气候变化问题日益受到国际社会的广泛关 注。近期，我国政府公布了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值二 氧化碳（CO2）排放比2005年下降40%~45%，表明 了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，重点排放领域统计、监 测和考核办法的制定将逐渐提上议程。作为高耗 能行业之一的石油石化行业在应对国家减排义务 中要提前做好准备。为此，本文主要对炼厂CO2排 放情况进行了介绍、估算和分析，并提出了有关 建议，为炼油行业制定减排战略和应对减排义务 提供参考。
5）由于炼厂的CO2排放较为显著，欧美等国 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 积极关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的基础 上，减缓CO2排放。
参考文献
[1] 美国石油学会《油气行业温室气体排放计算方法学纲 要》，2004版
不同制氢原料和工艺CO2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
原料消耗
3.40
燃料消耗
0.68
单位工艺排放
9.72
单位燃烧排放
1.94
工艺和燃烧排放系数
11.67
注：制氢装置规模均为9万标立方米/时。
天然气 3.31 0.59 9.224 1.64 10.87
可按153.23kg CO2/GJ进行估算： CO2排放量 ＝ 汽、电外购量 × 排放因子
3 炼厂CO2排放量估算与分析 3.1 炼厂CO2排放概况
根据上述炼厂CO2排放估算方法以及典型炼厂 基础数据统计[3]，对国内炼厂的CO2排放情况进行 了估算。结果表明：典型炼厂的CO2直接排放占总 排放的85%、间接排放占15%左右。直接排放中， 燃烧排放与工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%，制氢装置工艺排放占22%左右； 典型炼厂包括间接排放在内的总的CO2排放系数为 0.30吨CO2/吨原油左右。 3.2 不同类型炼厂CO2排放对比与分析