石化行業碳排放環境影響評價研究

王莉麗，叢穎特

（煙臺永旭環境保護有限公司，山東 煙臺 264000）

石化行業有著較高的碳排放總量，隨著生產過程的進行，碳排放量會逐漸升高，將會對環境造成影響。石化油行業需要做好碳排放評價工作，采用標準化的碳排放評價方式，實現不同來源碳排放的精準分析。石化行業是溫室氣體排放的重要源頭，通過碳排放評價能夠促進低碳生產過程，提高對碳排放的控制能力，保障環境影響評價的順利進行。

1 石化行業碳排放現狀分析

石化行業是我國的重要產業，生產過程中將會產生大量的CO2，將會引起環境變暖問題，對生態環境具有較大的危害。許多工業行業的生產經營和發展都會涉及到碳排放，不同領域的碳排放情況具有一定的差異性。其中，石油化工的碳排放量占據工業行業總碳排放量的20.95%。以千萬噸級煉油廠為例，年均碳排放總量在200萬～300萬噸之間，碳排放為直接排放形式，將大量的碳排放到空氣中，破壞環境中的碳元素平衡。石油化工行業的碳排放形式眾多，包括燃燒排放、工藝排放、間接排放、逃逸排放等，導致環境中的碳排放壓力較大，并且會大幅度增加全球變暖的隱患[1]。

2 石化行業碳排放評價方法

2.1 碳排放計算

2.1.1 燃料燃燒源

燃料燃燒在碳排放中占據著較大比重，將會產生大量的CO2，不利于碳排放的有效控制。石化行業燃燒燃料包括天然氣、煤炭及各類油品，CO2是燃燒后的主要產物，基本上不會對CO2進行處理，導致環境中CO2不斷增加。不同類型燃料產熱具有一定的差異性，如汽油碳排放量為2.93 噸/萬立方米、柴油碳排放量為3.10 噸/萬立方米、天然氣碳排放量為21.62 噸/萬立方米。對于燃料燃燒碳排放的計算方法，主要基于碳排放因子的相關原理，對各類燃料燃燒過程中的含碳氣體排放量進行核算。如下：

2.1.2 工藝尾氣源

工藝尾氣中存在著CO2排放的情況，需要做好碳排放情況的統計工作，可采用元素平衡法進行分析，對碳元素的轉化情況進行跟蹤，確定碳元素的轉化方向。工藝尾氣源分析過程中，需要對物料的灼燒量進行確定，在物料充分燃燒下展開計算，確保反應物全部轉化成含碳氣體，提高尾氣碳排放統計的準確性。如催化裂化反應中，需要對催化劑進行燒焦處理，去除表面附著的碳元素，這一過程占總廠碳排放的20%～30%，將會造成碳元素的大量排放。工藝尾氣中碳排放來源較多，需要對碳排放來源進行全面統計，避免在碳排放控制中存在遺漏，保證碳排放的統計效果。工藝尾氣源中碳排放計算方法如下：

式中，AD為焦燒量；CC為焦層碳含量；Qs為工藝廢渣量；CCs為廢渣含碳量。

2.1.3 逸散排放源

石化行業生產過程中存在著逸散排放的情況，通常為無意情況下的排放，導致環境中碳排放的增加。逸散排放源主要發生在生產過程中，由生產裝置質量問題引起，因總烴泄漏引起碳排放現象，不利于碳排放的有效管控。生產裝置碳排放逸散情況包括密封點泄漏、冷焦切焦排空、放空等，將會造成焦化裝置的延遲，由焦孔內部引發碳排放的逸散[2]。以典型煉油企業為例，原油加工量為1.9×104萬 t/a時，無組織VOCs排放量達到5.7×104t/a，碳排放存在著較大的逸散量。逸散碳排放量計算方法如下：

式中，ET為成分s的逸散量；CS為成分s的濃度；CT為逸散總濃度。

2.1.4 廢物處理源

石化廢物處理過程中，將會引起碳排放問題的增加，需要對碳排放處理過程引起重視，做好廢物處理源的把控工作，提高對碳排放源頭的統計能力。廢物處理源主要來自CO2的有組織排放，將廢物轉化成為CO2，降低廢物環境的污染，相對地，引起環境中CO2的增加。廢物排碳量的多少取決于廢物的總量，需要對碳元素的總量進行收集，確保含碳廢水能夠有效轉化，得到CO2的總量情況，對廢水中CO2進行精準統計。在廢物充分處理的情況下，處理過程才會處于達標狀態，污染物以排放源方式存在，將廢物折算成CO2排放量，實現對廢物的全面處理。廢物處理源碳排放計算方法如下：

式中，TOW為廢物處理中有機物清除量；EFn為廢物n的排放因子；R為碳排放回收量。

2.1.5 間接排放源

石化行業碳排放控制時，需要對間接排放源進行處理，通過碳排放系數法進行確定，對碳排放指標情況進行檢驗。化工生產過程中，存在著間接碳排放情況，如電力消耗、建筑設施等，將會成為總排碳量的一部分，并且占據的不可忽視的地位。如電力消耗碳排放中，水電、風電、火電的碳排放將會增加，由石化生產過程間接引起，碳排放與生產過程具有密切關系，碳排放占總生產的20%以上，進而造成間接碳排放的產生。間接碳排放計算方法如下：

式中，AD為間接凈消耗；EF為碳排放系數。

2.2 數據收集

2.2.1 現場調研

碳排放數據可采用現場調研的方式，根據現有信息收集碳排放資料，對碳排放情況進行整合，結合石化企業生產運營情況進行分析，保證現場調研取得良好效果。現場調研主要包含兩個方面：第一，基本資料。主要包括工藝流程圖、環保審查報告、物料投入產出報告、電力熱力消耗統計報告、資源回收利用情況等，對碳排放相關資料進行全面收集，實現碳排放基本信息的整合。第二，問卷調查。由生產人員對碳排放相關資料進行填寫，包括企業基本情況、物料名稱及用量、產品種類及產出量、廢棄物產生及處理情況、能源種類及消耗量、碳排放主要形式、已采取的降碳措施等，以問卷形式提高調研的主動性，掌握碳排放資料收集的關鍵點，實現對碳排放控制的有效統計。

2.2.2 現場監測

現場監測主要用于處理碳排放難以辨識的情況，對碳排放情況進行主動統計，確定石化生產中碳排放實際情況。現場監測是獲取精準碳排放數據的關鍵，需要對碳排放源進行分析，如CO、CO2、CH4等，便于對廢氣產生情況進行整合，提高碳排放現場監測效率。同時，需要注重無組織碳排放情況的監測，如生產裝置、污水處理等，實現碳排放現場監測的全面整合，發揮出現場監測在碳排放統計中的作用[3]。

2.3 數據處理

碳排放統計需要對數據進行處理，做好不同排放源的監測統計工作，通過內置監測儀表對數據進行采集，將數據進行匯總處理，保證數據處理方法能夠發揮作用。不同含碳氣體碳排放占比計算公式如下：

式中，γp為含碳氣體p的碳排放比例；Mp，c為含碳氣體p的質量；MT為含碳氣體總量。通過上式可對碳排放情況進行分析，綜合含碳氣體對碳排放情況進行檢驗，便于對碳排放結果進行分析。以某煉廠碳排放情況為例，對不同碳源的含碳率及占比進行統計，得到統計結果見表1所示。通過這種數據處理方式，可確定碳排放來源及含碳氣體占比情況，便于針對碳排放情況進行分析，掌握石化生產整體碳排放情況。由表中數據可知，CO2為主要碳排放氣體，在整體比例中占97%以上，相比于其他含碳氣體的排放，明顯處于較高排放水平，進而為碳排放評價過程提供指導。

表1 某煉廠碳排放核算統計情況

2.4 年際變化分析

2.4.1 碳排放量

碳排放環境影響評價采用逐年分析形式，統計不同年份的碳排放情況，提高碳排放的評價效果。不同年份下，碳排放具有一定的差異性，受到多種因素的影響，需要對碳排放的趨勢進行判斷，確保碳排放的增長的情況。以石油煉制行業為例，碳排放統計包括燃料燃燒、燒焦、逸散、電力熱力等，2000年～2017年，碳排放量增幅達到105%，年均增長率為5.46%。2018～2022年，石化行業注重節能減排措施的應用，碳排放年增長情況得到抑制，增長率穩定在1.18%～2.10%之間，碳排放控制效果得到顯著增強。

2.4.2 碳排放系數及強度

碳排放分析過程中，需要結合碳排放系數及強度情況，采用量化分析的方式，確定碳排放的整體指標。碳排放系數為單位能耗產生的碳排放量，通過碳排放系數可為環境影響評價提供依據，在碳中和控制中具有重要作用。不同石化燃料碳排放系數存在著差異性，根據《中國能源統計年鑒》給出的具體換算方法，將不同燃料向標煤進行換算，如煤炭為0.71公斤標煤/公斤、汽油為1.47 公斤標煤/公斤、天然氣為1.33 噸 標煤/萬立方米。通過這種方式，便可以對不同石化燃料碳排放情況進行評估，在標煤情況下進行對照分析[4]。碳排放強度為經濟產出環境下碳排放量，與石化產業生產需求具有一定的關系，經濟產出由GDP進行表示，碳排放強度計算公式如下：

式中，P為碳排放強度；M為碳排放量；GDP為經濟產出值。

2.4.3 不確定性分析

碳排放影響評價受到不確定因素的影響，如計算精度、統計誤差等，容易造成碳排放統計結果不準確的情況，需要確保不確定因素的分析。碳排放控制過程中，精度控制具有必要性，需要采用科學的計量方法，考慮到碳排放精度的影響，實現CO2濃度數據的精準測量。如煙口氣體排放過程中，需要考慮到壓力、溫度的影響，可對多組數據進行監測和采集，采用求平均值的方式降低誤差，保證不確定性問題得到有效解決。

2.5 影響因素貢獻分析

石化行業碳排放環境影響需要圍繞主要貢獻物質進行分析，對影響因素進行針對性檢驗，確定對環境的影響程度。如氣候變化影響下，CO2為主要貢獻物質，占比在86%左右，剩余部分來自甲烷、CO、VOCs等，占14%左右。影響因素貢獻分析可確定對環境的綜合影響，能夠提高對環境的評價效果，實現影響因素目標的有效規劃。影響因素貢獻度分析是確定核心影響的關鍵，便于對碳排放效果進行評價，確定石化生產中需要改進的關鍵點，有助于推進碳排放改進措施的進行。碳排放貢獻度屬于綜合評定指標，需要采用對比分析的方式，將指標情況與期望值進行對比，對因子指標量進行控制，提高影響因素分析的標準化程度。影響因素分析需要進行全面考量，對各項指標情況進行拆解，確保影響因子的量級變化，確保影響因子具有卓越貢獻。

3 石化行業碳排放控制策略

3.1 優化裝置結構

裝置結構對碳排放情況具有一定的影響，需要對裝置結構進行升級，保證裝置符合低碳結構的特征，保障裝置能夠更好地投入使用。裝置優化過程中，需要將CO2排放量作為一個重要指標，基于化學品和材料方面進行綜合考量，將工藝技術作為碳排放控制手段，減少生產過程中含碳副產物的生成，使裝置結構具有良好的可靠性。如重油加工過程中，延遲焦化、溶劑脫瀝青、渣油加氫時，存在著焦炭、瀝青等副產物，若不能得到有效處理，將會導致環境中的碳排放的增加。為了降低副產物的生成，需要做好裝置的優化工作，圍繞副產物對裝置進行升級，合理對副產物中的含碳物質進行加工，將其制成石墨電極、針狀焦等碳材料，實現對含碳物質的進一步應用，在碳排放控制工藝上取得突破[5]。

3.2 提高能源效率

石化行業碳排放控制過程中，需要提高能源的利用率，降低生產過程中不必要的碳排放，提高對碳排放的控制效果。在能耗控制方面，需要確保能耗轉化的效率，圍繞能耗控制過程進行分析，提高裝置中電能、熱能的轉化率，保障石化生產過程能夠順利進行。石化生產具有一定的難度，裝置之間的能源轉化較為復雜，需要考慮到設備能源的消耗情況，使裝置具有良好的能量梯級，提高石化生產過程中熱能、電能向化學能的轉化效率，通過能耗轉化效率提高減排效果。

3.3 拓展能源結構

石化生產過程中，需要注重能源結構的拓展，注重清潔能源的使用，不僅可以降低能源消耗，還能起到降低碳排放的作用。能源結構上應注重新能源的使用，保障新能源具有良好的使用場景，確保石化生產中能源的可替代性。以太陽能光熱技術為例，可降低石化生產中燃料動力的消耗，實現對能源的綜合化利用，提高碳排放控制效果。太陽能光熱技術可提供600～800 ℃的穩定熱源，通過可再生資源進行持續供熱，對能源結構進行優化升級，實現各類新能源的有效運用。石化生產過程中，需要提高新能源的耦合作用，在裝置的能源結構上進行改進，能源替代效果可達到20%以上，并且不會對石化生產過程造成影響，解決石化生產中消耗過大的問題。石化生產的熱量消耗較大，拓展能源結構具有必要性，需要實現能源結構的應用指標，提高對能源結構的利用率。

4 結論

綜上所述，石化行業屬于高消耗、高污染的產業，將會增加環境中的碳排量，需要對碳排放情況進行分析，做好碳排放影響評價工作，加強對碳排放情況的管理。碳排放對石化產業具有抑制作用，需要對碳排放影響因素進行分析，結合環境情況進行解析，為碳排放的控制提供依據，將碳排放影響控制在較低水平。碳排放控制基于環境影響評價進行，提出具有針對性的控制策略，突破石化行業碳排放控制的瓶頸，保障減排措施能夠發揮效果。