一种石化产品碳足迹的计量方法与流程

本发明涉及节能减排计量
技术领域：
，具体涉及一种石化产品碳足迹的计量方法。
背景技术：
：全球气候变暖已经引起世界各国和公众的普遍关注。温室气体减排已经成为世界产业经济发展的主趋势。产品碳足迹是从全生命周期的角度出发，分析产品或活动的生命周期内直接和间接温室气体排放，是单一产品从其制造、使用以及废弃的整个“从摇篮到坟墓”的生命过程中，因燃料使用和处理导致的温室气体排放量。在产品碳足迹的计算过程中，对温室气体排放源应予以充分的排查，保证碳足迹计算的准确性。产品碳足迹可以发现产品全生命周期中的温室气体排放热点，尽可能地降低石化产品的碳足迹，符合国家产业政策要求。石化企业生产了绝大多数的石化产品，在生产过程中也会排放大量的温室气体。在一般的产品碳足迹计量过程中，石化产品作为计算产品碳足迹的温室气体排放源而存在，导致石化产品本身的碳足迹计量方法缺失。石化产品由于具有能源的属性而体现出产品的特殊性，从碳足迹的过程图、系统边界、温室气体排放源、计量模型等方面都有其特殊性，与日常消费品等石化行业外的产品具有显著的不同。技术实现要素：针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种石化产品碳足迹的计量方法及装置，可以解决现有技术中没有石化产品的减排计量模型的问题。第一方面，本发明提供了一种石化产品碳足迹的计量方法，所述方法包括：获取石化产品碳足迹的全生命周期过程得到石化产品的碳足迹模型；根据全生命周期过程、石化产品生产工艺以及单元装置温室气体排放建立碳足迹计量模型；获取所述碳足迹计量模型中所需要参数的数值和数量并计算石化产品全生命周期的碳排放量。可选地，所述石化产品碳足迹的全生命周期过程包括原油开采阶段、原油运输阶段、石化产品生产阶段、石化产品销售阶段和石化产品使用与处理阶段。可选地，所述碳足迹计量模型采用以下公式表示：e＝∑emi×ri+∑(qj×ej)/p+∑(∑(∑qejh×eejh+∑qxjh×exjh)/ph)kl×tkl+∑et×l×s×rm+ef×3.667×m；式中，∑emi×ri为原油开采过程的碳排放量；emi为原油开采排放系数；ri为炼厂内加工不同原油的比重系数；i表示原油种类，i＝1、2、3、4、5；∑(qj×ej)/p为原油运输过程的碳排放量；qj为排放源数量；ej为排放源的排放因子；p为运输的原油量；j为排放源种类，包括电力和燃料；∑(∑(∑qejh×eejh+∑qxjh×exjh)/ph)kl×tkl为石化产品排放过程的碳排放量；qejh为单元装置能耗排放源数量；eejh为单元装置能耗排放源的排放因子；qxjh为单元装置额外排放源数量；exjh为单元装置额外排放源的排放因子；ph为单元装置的加工量；tkl为产品中不同组分和不同生产工艺产品的比重；j为排放源种类，包括电力、燃料、水和蒸汽；h为单元装置的种类；k为组分的种类；l为生产工艺的种类；∑et×l×rm×s为产品销售过程的碳排放量：et为运输工具的温室气体排放系数；m为运输的距离；rm为销售到不同地点产品的比重；s为运输工具单双程调整系数；ef×3.667×m为石化产品使用和处置过程的碳排放量；ef为石化产品的含碳量；m为温室气体排放的时间加权系数；3.667为碳和二氧化碳的调整系数。可选地，∑emi×ri中，当i＝1时代表中东原油，em1＝0.1281；当i＝2时代表非洲原油，em2＝0.3683；当i＝3时代表俄罗斯原油，em3＝0.0.6314；当i＝4时代表中国原油，em4＝0.3856；当i＝5时代表世界其余地方的原油，em5＝0.9816；可选地，若排放源j为电力，则exjh根据以下原则确定：南方电网，exjh为0.9223；华东电网，exjh为0.7880；东北电网，exjh为0.8409；华北电网，exjh为0.7495；华中电网，exjh为0.7231；西北电网，exjh为0.7045。可选地，所述运输工具单双程调整系数s的确定方法为：单程运输s为1；双程运输s为2；单程运输，空车返回，s为1.56。可选地，不同排放源的eejh确定如下：3.9mpa蒸汽，0.3495；1.0mpa蒸汽，0.3018；0.35mpa蒸汽，0.2621；新鲜水，0.0006；循环水，0.0004；除盐水，0.0091；软化水，0.00099；水煤浆，1.78；燃料油，3.2366；燃料气，2.6528；柴油，3.288。可选地，当产品直接燃烧使用时，温室气体排放的时间加权系统m为1；和/或，所述运输工具为汽车时，运输工具的温度气体排放系数et为0.15。第二方面，本发明还提供了一种石化产品碳足迹的计量装置，所述装置包括：全生命周期获取模块，用于获取石化产品碳足迹的全生命周期过程得到石化产品的碳足迹模型；碳足迹计量模型建立模块，用于根据全生命周期过程、石化产品生产工艺以及单元装置温室气体排放建立碳足迹计量模型；碳排放量计算模块，用于获取所述碳足迹计量模型中所需要参数的数值和数量并计算石化产品全生命周期的碳排放量。由上述技术方案可知，本发明通过获取石化产品碳足迹的全生命周期可以得到石化产品的碳足迹模型；然后再结合全生命周期过程、石化产品生产工艺以及单元装置温室气体排放建立碳足迹计量模型；然后根据所述碳足迹计量模型中所需要参数的数值和数量并计算石化产品全生命周期的碳排放量。本发明按照全部物质的输入/输出，对石化产品生产流程中的单元装置逐个进行温室气体排放源排查，防止遗漏温室气体排放源，从而建立了石化产品的温室气体排放源排查方法。本发明可以对企业全厂范围内的产品碳足迹进行综合，提高碳排放的准确性。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：图1是本发明实施例提供的一种石化产品碳足迹的计量方法流程示意图；图2是石化产品全生命周期过程示意图；图3是沥青产品生产工艺流程示意图；图4是本发明实施例提供的一种石化产品碳足迹的计量装置框图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供了一种石化产品碳足迹的计量方法，如图1所示，所述方法包括：s1、获取石化产品碳足迹的全生命周期过程得到石化产品的碳足迹模型。如图2所示，该全生命周期过程依次为原油开采过程、原油运输过程、石化产品生产过程、石化产品销售过程和石化产品使用和处置过程。s2、根据全生命周期过程、石化产品生产工艺以及单元装置温室气体排放建立碳足迹计量模型。本发明实施例中碳足迹计量模型采用以下公式表示：e＝∑emi×ri+∑(qj×ej)/p+∑(∑(∑qejh×eejh+∑qxjh×exjh)/ph)kl×tkl+∑et×l×s×rm+ef×3.667×m。其中，∑emi×ri表示原油开采过程的碳排放量；emi表示原油开采排放系数，ri表示炼厂内加工不同原油的比重系数；i表示原油种类，i＝1,2,3,4,5；∑(qj×ej)/p表示原油运输过程的碳排放量：qj表示排放源数量；ej表示排放源的排放因子；p表示运输的原油量；j表示排放源种类；∑(∑(∑qejh×eejh+∑qxjh×exjh)/ph)kl×tkl表示石化产品排放过程的碳排放量；qejh表示单元装置能耗排放源数量；eejh表示单元装置能耗排放源的排放因子；qxjh表示单元装置额外排放源数量；exjh表示单元装置额外排放源的排放因子；ph表示单元装置的加工量；tkl表示产品中不同组分和不同生产工艺产品的比重；j表示排放源种类；h表示单元装置的种类；k表示组分的种类；l表示生产工艺的种类。∑et×l×rm×s为产品销售过程的碳排放量：et为运输工具的温室气体排放系数，m为运输的距离，rm为销售到不同地点产品的比重；s为运输工具单双程调整系数。ef×3.667×m为石化产品使用和处置过程的碳排放量；ef为石化产品的含碳量；m为温室气体排放的时间加权系数；3.667为碳和二氧化碳的调整系数。s3、获取所述碳足迹计量模型中所需要参数的数值和数量并计算石化产品全生命周期的碳排放量。本发明中，原油开采的温室气体排放采用地理平均加权系数进行加和计算。下面结合实际统计实验数据以及产品的全生命周期过程对本发明提供的一种石化产品碳足迹的计量方法的各步骤进行充分说明。1，原油开采过程利用上述方法可以根据原油的开采区域确定原油开采的温室气体排放系数如表1所示。表1不同的开采区域的温室气体排放系数2，原油运输过程原油运输过程的温室气体排放如下：排放源数量与排放因子的乘积获得排放源的温室气体排放量，不同排放源的温室气体排放量加和获得温室气体总排放量，总排放量与运输原油数量的商为单位原油的排放量。例如，原油在港口分部通过输油管道调配入厂，港口分部原油储运系统的温室气体排放包括管道运输用电以及原油运输过程维温加热消耗燃料所产生的排放。3，石化产品生产过程产品生产过程的温室气体排放如下：单一工艺的石化产品中的单一组分的单元装置的温室气体排放加和与产品数量的商为单元装置的温室气体排放，单元装置温室气体排放的加和为单一组分的温室气体排放。单一工艺的石化产品的温室气体排放采用不同组分的比重加权平均系数进行加和计算。最后石化产品采用不同工艺的比重加权系数进行加和计算。温室气体排放源的排查是石化产品与其他产品的主要区别之一。以单元装置的原料输入和产品输出的地理边界为核查范围，对单元装置范围内的物料和能源的输入/输出进行排查，检查工作报表和年度统计报表。对单元装置范围内的人员进行详细的排查，检查工作条例和工作日志。两相对照确定核查范围内的所有温室气体排放源。在此基础上对生产流程上的单元装置逐一进行排查。本发明实施例中根据企业所在位置确定电力的排放因子eejh，如表示2所示。表2企业位置对应的电力的排放因子排放因子(tco2/mwh)区域0.9223(南方电网)广东省、广西自治区、云南省、贵州省、海南省0.788(华东电网)上海市、江苏省、浙江省、安徽省、福建省0.8409(东北电网)辽宁省、吉林省、黑龙江省0.7995(华北电网)北京市、天津市、河北市、山西省、山东省、内蒙古自治区0.7231(华中电网)河南省、湖北省、湖南省、江西省、四川省、重庆市0.7045(西北电网)山西省、甘肃省、青海省、宁夏自治区、新疆自治区非电力能源的排放因子eejh，如表示3所示。表3非电力能源的排放因子排放源排放因子(tco2/t)3.9mpa蒸汽0.34951.0mpa蒸汽0.30180.35mpa蒸汽0.2621新鲜水0.0006循环水0.0004除盐水0.0091软化水0.00099水煤浆1.78燃料油3.2366燃料气2.6528柴油3.288一般装置的能耗统计中不包括不可燃气体。本申请的发明人发现，在石化产品的温室气体排放源排查中发现不可燃气体也是一个很重要的排放源，应该在石化产品碳足迹中予以计算。因此确定了石化产品特有的温室气体排放源。排查出的特有的温室气体排放源exjh，如表4所示。表4特有温室气体排放源及排放因子排放源排放因子(tco2/m3)氮气0.0019压缩风0.00014，石化产品销售过程产品销售过程的温室气体排放如下：运输工具的温室气体排放系数、运输距离与调整系数的乘积与销售到不同地点产品数量的加权平均计算。∑et×l×rm×s。et为运输工具的温室气体排放系数，m为运输的距离，rm为销售到不同地点产品的比重。s为运输工具单双程调整系数(单程运输s为1；双程运输s为2；单程运输，空车返回，s为1.56)。运输工具的温室气体排放系数如表5所示。表5运输工具的温室气体排放排放源排放因子(kg/t·km)汽车运输0.155、石化产品使用和处置过程产品处理包括填埋和焚烧，其温室气体排放以产品的含碳量为基础进行温室气体排放的计算。ef×3.667×m：ef为石化产品的含碳量；m为温室气体排放的时间加权系数(直接燃烧，则m为1)；3.667为碳和二氧化碳的调整系数。实施例本发明一实施例中以南方某炼厂的沥青产品为例来验证本发明提供的一种石化产品碳足迹的计量方法的有效性。该沥青产品的生产工艺如图3所示。1，原油开采过程生产渣油的原油来源统计见表6。表6生产渣油的原油统计计算公式如下：e＝∑emi×ri。式中，emj为原油开采排放系数，单位为tco2/t原油；ri为炼厂内加工的不同原油的比重系数，单位为％；i为原油种类(i＝1,2,3,4,5)。计算过程如下：ei＝(487.5×0.1281tco2/t+95.5×0.3683tco2/t+22.2×0.9816tco2/t+35.6×0.3856tco2/t)÷640.8＝62.44875+35.17265+21.79152+13.72736÷640.8＝0.2078tco2/t原油。采用表6中的数据计算原油开采的温室气体排放量，原油开采温室气体排放系数为0.2078tco2/t原油。2，原油运输过程，即从港口到厂区，如表7所示。表7原油运输过程排放活动数据清单从表7可知，原油运输中外购电、水煤浆分别达到221.7万kw·h、300.8万kw·h和1216万kw.h；水煤浆锅炉耗用水煤浆13393吨，以及少量的柴油。原油运输阶段的碳足迹排放量为3.901×103tco2/t原油。计算公式如下：e＝∑(qj×ej)/p；式中，qj为排放源数量，包括电力、燃料等；ej为排放源的排放因子；p为运输的原油量；j为排放源种类。排放系数计算过程如下：ei＝(0.9223×10-3×64313481+1.780×13393+3.288×1126.7)÷22266278＝3.901×10-3tco2/t原油。3，产品生产过程1)沥青生产的工艺流程该炼厂沥青生产流程：进厂原油先保存在罐区，然后经过常减压蒸馏生产渣油；经过常减压蒸馏和糠醛精制生产抽出油；经过常减压蒸馏和丙烷脱沥青生产脱油沥青，最后三种组分调和生产道路沥青。2)原油罐区罐区排放活动数据清单见表8。表8罐区排放活动数据清单原油罐区存储原油消耗了8329吨3.5公斤蒸汽、740mw·h电和10511900m3压缩风。罐区的温室气体排放系数为0.217×10-3tco2/t原油。排放系数计算过程如下：(8329×0.2621+740×0.9223+10511900×0.0001)÷1808.1＝0.217×10-3tco2/t原油。3)常减压蒸馏装置该炼厂1#和3#常减压蒸馏装置生产沥青渣油。常减压蒸馏装置的排放主要包括工艺炉产生的燃烧排放，消耗蒸汽、电力等间接排放。统计结果见表9。常减压蒸馏装置的温室气体排放系数为0.029tco2/t渣油。表9常减压蒸馏装置排放活动数据清单排放系数计算过程如下：(11816×0.0006+22402582×0.0004+168224×0.0091+26679×0.9223+43453×0.3495-16632×0.3018–1554×0.2621+2427×3.2366+47416×2.6528+5639400×0.0001)÷5166903＝0.029tco2/t渣油。4)丙烷脱沥青装置丙烷脱沥青装置的排放主要包括工艺炉产生的燃烧排放，消耗蒸汽、电力等间接排放。统计结果见表10。丙烷脱沥青装置的温室气体排放系数为0.094tco2/t丙烷脱沥青。表10丙烷脱沥青装置排放活动数据清单排放源数量排放因子排放量(t)装置加工量404707t--新鲜水13673t0.0006tco2/t8循环水291882t0.0004tco2/t117电5941mwh0.9223tco2/t5480输入10kg蒸汽80099t0.3018tco2/t24174燃料干气3131t2.6528tco2/t8306压缩风335600m30.0001tco2/m333.56(排放量)合计--38189排放系数计算过程如下：(13673×0.0006+291882×0.0004+5941×0.9223+80099×0.3018+3131×2.6528+335600×0.0001)÷404707＝0.094tco2/t丙烷脱沥青。5)糠醛精制装置某炼厂具有两套糠醛精制装置。糠醛精制装置的排放主要包括工艺炉产生的燃烧排放，消耗蒸汽、电力等间接排放。统计结果见表11。糠醛精制装置的温室气体排放系数为0.091tco2/t糠醛料。表11糠醛精制装置排放活动数据清单续表11糠醛精制装置排放活动数据清单排放系数计算过程如下：(8582×0.0006+5154941×0.0004+734×0.0091+3405×0.9223+113240×0.3495+5971×0.3018–5894×0.2621+102×3.2366+4148×2.6528+1384600×0.0001+956294×0.0019)÷637567＝0.091tco2/t糠醛料。6)沥青调和装置沥青调和装置的排放主要包括压缩风和氮气。统计结果见表12。沥青调和装置的温室气体排放系数为5.481×10-3tco2/t沥青。表12沥青调和装置排放活动数据清单排放系数计算过程如下：(10980000×0.0001+2390707×0.0019)÷1029000＝5.481×10-3tco2/t沥青。7)沥青生产阶段汇总沥青生产阶段包括原油储罐、原油加工以及沥青组分调和。各个组成的生产流程中单元装置的温室气体排放系数之和与需要加工的沥青组成比重的乘积获得沥青单一组分的温室气体排放量，各个沥青组分的温室气体排放量之和为沥青生产阶段的温室气体排放量。该炼厂只有一种沥青生产工艺，因此无需进行生产工艺的产品比重加权平均，如表13所示。沥青生产阶段的温室气体排放系数为0.05785tco2/t沥青。其中常减压蒸馏装置的排放量最大，为0.029吨co2/t沥青，其排放量在生产阶段中的占比为50.13％。其次为丙烷脱沥青装置，其排放量为0.0188吨co2/t沥青，在生产阶段中的占比为32.50％。表13单元过程温室气体排放量4，产品配送过程该炼厂的沥青产品主要销往湖南。按照汽车运输沥青至湖南长沙为基础，运送距离为500公里。沥青采用专门的40-50吨载重卡车进行运输。考虑单程运输，空车返回。沥青运输温室气体排放因子为0.15kg/t·km。沥青运输的温室气体排放系数为0.117tco2/t沥青。计算过程如下：0.15kg/t·km×500km×1.56×100％＝0.117tco2/t沥青。5，产品使用和处置炼厂生产的沥青运输到道路公司用于铺路。铺路沥青料的生产目前还主要采用热拌技术，为0.018tco2/t沥青。热拌场到施工现场铺路沥青料使用柴油卡车运输，沥青混合料运输的温室气体排放系数为0.0008tco2/t沥青。沥青处理计算公式ef×3.667×m。ef为石化产品的含碳量，m为温室气体排放的时间加权系数，3.667为碳和二氧化碳的调整系数。时间加权系数采用pas2050的时间加权方法进行计算，假设沥青在使用阶段排放延迟10年，在此后5年内平均释放。加权系数应为：(0.2×(100–11))+(0.2×(100–12))+(0.2×(100–13))+(0.2×(100–14))+(0.2×(100–15))÷100＝0.87按照沥青含碳80％计算，废旧沥青处置排放系数为1×0.8×3.667×0.87＝2.5520tco2/t沥青。将沥青使用阶段各个过程的温室气体排放系数相加即为沥青使用阶段的温室气体排放量，计算结果为2.5708tco2/t沥青。6，沥青全生命周期温室气体排放汇总将上述各个阶段的温室气体排放量进行汇总得到某炼厂沥青产品碳足迹，为2.9575tco2/t沥青。可见，本发明提供的计量方法可以计算得到某炼厂沥青碳足迹的结果，与其他企业的碳足迹结果进行比较，可以得出该炼厂的沥青生产的温室气体排放的差距或优势。同时通过碳足迹计量发现了沥青产品的温室气体排放热点，找到了企业自身的减排潜力，为下一步采取减排措施指明了方向。本发明还提供了一种石化产品碳足迹的计量装置，如图4所示，所述装置包括：全生命周期获取模块m1，用于获取石化产品碳足迹的全生命周期过程得到石化产品的碳足迹模型；碳足迹计量模型建立模块m2，用于根据全生命周期过程、石化产品生产工艺以及单元装置温室气体排放建立碳足迹计量模型；碳排放量计算模块m3，用于获取所述碳足迹计量模型中所需要参数的数值和数量并计算石化产品全生命周期的碳排放量。由上可以看出，本发明实施例提供的计量装置基于上文所述的计量生成方法实现，因而可以解决同样的技术问题，并取得相同的技术效果，在此不再一一赘述。在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。当前第1页12