氯堿行業(yè)二氧化碳排放量核算方法

王峰，侯學(xué)文，李云

(陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 榆林 719319)

陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“北元化工”)下轄4個(gè)分公司：化工分公司、熱電分公司、水泥分公司、錦源化工分公司。其中，北元化工、熱電分公司和化工分公司是一個(gè)母公司，為獨(dú)立法人，水泥分公司、錦源化工分公司分別是獨(dú)立法人。本文以化工分公司2020年為核算單元介紹。

聚氯乙烯生產(chǎn)工藝：電石與水反應(yīng)，生成乙炔氣體和以含氫氧化鈣為主的電石泥；乙炔氣通過(guò)除雜等工藝，經(jīng)壓縮后輸送至轉(zhuǎn)化系統(tǒng)；在催化劑的作用下，乙炔與氯化氫在轉(zhuǎn)化器中發(fā)生反應(yīng)生成粗氯乙烯氣體；粗氯乙烯氣體經(jīng)過(guò)水洗、堿洗、冷卻、壓縮后，再通過(guò)精餾得到精氯乙烯，在反應(yīng)釜中，液態(tài)氯乙烯在引發(fā)劑的作用下發(fā)生聚合反應(yīng)生成聚氯乙烯漿料，漿料通過(guò)汽提、干燥床、旋振篩后進(jìn)入料倉(cāng)、包裝出售。

燒堿生產(chǎn)工藝：鹵水通過(guò)一系列精制工藝得到精制鹽水，精制鹽水在直流電的作用下，生成氯氣、氫氣及32%的堿液，32%堿經(jīng)蒸發(fā)濃縮為50%以上的成品燒堿進(jìn)行銷售；產(chǎn)生的氯氣、氫氣經(jīng)冷卻、除水、加壓后輸送至合成爐中燃燒，生成的氯化氫氣體為聚氯乙烯生產(chǎn)提供原料，在生產(chǎn)過(guò)程有液氯和鹽酸等副產(chǎn)品生成。

1 確定核算邊界

北元化工、化工分公司、熱電分公司為一個(gè)獨(dú)立法人進(jìn)行核算，核算范圍包括：化石燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放、凈購(gòu)電力和熱力，間接排放；其中化工分公司使用熱電分公司的電力和熱力不單獨(dú)核算?；し止竞怂惴秶ǎ夯剂先紵?、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放、凈購(gòu)電力和熱力、使用熱電分公司的電力和熱力間接排放。

2 排放源和排放設(shè)施

主要排放源信息如表1所示。

3 核算方法及排放量

3.1 化石燃料產(chǎn)生的CO2排放量

化石燃料產(chǎn)生的CO2排放量計(jì)算式為：

ECO2-燃燒=∑(AD化石×CC化石×OF化石×

44÷12)；

AD化石為化石消費(fèi)量，t或萬(wàn)m3；CC化石為化石含碳量，t/t或t/萬(wàn)m3；OF化石為化石的碳氧化率，%；CC化石=NCV化石×EF化石；NCV化石為化石的低位發(fā)熱量，GJ/t或GJ/萬(wàn)m3)；EF化石為化石的熱值含碳量，GJ/t。

表2 化石燃料排放量Table 2 CO2 emissions from fossil fuel combustion

排放量=消耗量×低位發(fā)熱量×單位熱值含碳量×碳氧化率×折算因子/100。折算因子為44/12。

3.2 生產(chǎn)過(guò)程外購(gòu)電力產(chǎn)生的CO2排放量

生產(chǎn)過(guò)程外購(gòu)電力產(chǎn)生的CO2排放量計(jì)算式為：

ECO2-燃燒=AD電×EF電，

式中，ECO2-燃燒為凈購(gòu)入電力產(chǎn)生的二氧化碳排放量，t；AD電為凈購(gòu)入電量，MW·h；EF電為區(qū)域電網(wǎng)年平均供電排放因子，t/(MW·h)。

表3 外購(gòu)電力排放量Table 3 CO2 emissions from purchased electricity

3.3 生產(chǎn)過(guò)程外購(gòu)熱力產(chǎn)生的CO2排放量

ECO2-熱=AD熱力×EF熱力，

式中，ECO2-熱為凈購(gòu)入熱力產(chǎn)生的二氧化碳排放量，t；AD熱為凈購(gòu)熱力，GJ；EF熱為供熱排放因子，t/(MW·h)。

表4 外購(gòu)熱力CO2排放量Table 4 CO2 emissions from purchased heating power

3.4 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放量

公司使用原料電石，產(chǎn)品輸出為聚氯乙烯(PVC)。

EGHG化工過(guò)程=E原料CO2-E產(chǎn)品CO2。

表5 生產(chǎn)過(guò)程中CO2排放量Table 5 CO2 emissions during production

根據(jù)D=(輸入量-碳輸出)×44÷12計(jì)算，得到CO2排放量為140 338.88 t。

3.5 反應(yīng)過(guò)程排放量

公司乙炔發(fā)生器在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生少量二氧化碳；采鹵裝置一次鹽水中加入碳酸鈉，主要是為了除去鈣鎂離子，最終形成碳酸鹽，少量的碳酸鈉與氫離子反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳；由于氯化氫、乙炔氣體工藝為密閉型，經(jīng)過(guò)混合器、組合塔、再經(jīng)過(guò)堿洗塔吸收后，最終在變壓吸附放空二氧化碳。其中VCM裝置B線堿洗塔前二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.169 5%，堿洗后質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.047 4%；VCM裝置D線堿洗塔前二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.099 37%，堿洗后質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.044 79%；氯化氫A線94.8%純度的氯化氫氣體中含有0.000 8%的二氧化碳；氯化氫B線94.8%體積分?jǐn)?shù)的氯化氫氣體中含有0.000 3%的二氧化碳；乙炔濕法裝置A線二氧化碳含量0.005 035%，B線0.003 37%；乙炔干法裝置C線二氧化碳含量38.69×10-6，D線24.18×10-6；按照滿負(fù)荷計(jì)算，乙炔流量為13 000 m3/h，氯化氫流量為15 000 m3/h，乙炔純度為98.8%，反應(yīng)后轉(zhuǎn)化后總管含乙炔含量為2%、含氯化氫5%，二氧化碳密度1.977 kg/m3。

ECO2-反應(yīng)過(guò)程=[28 000-13 000×0.988÷

(1-0.02)×(1-0.05)]×4×8 760×

(0.000 474+0.000 447 9)÷2=453.56 (t)。

3.6 總排放量

總排放量計(jì)算式如下：

E總=ECO2-燃燒+ECO2-電+ECO2-熱+

EGHG過(guò)程+ECO2-反應(yīng)過(guò)程

=56 471.21+1 840 561.809+515 818.52+

140 338.88+453.56

=2 553 643.98(t)。

4 常用能源當(dāng)量值計(jì)算

當(dāng)量值：是指某種能源一個(gè)度量單位本身所含的熱量，又稱作理論值。計(jì)算值為：

噸標(biāo)準(zhǔn)煤=電×1.229=

蒸汽×2.782×0.034 1=

原煤×0.714 3=

天然氣×1.214 3÷1 000。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上方法與步驟，將化工分公司直接排放的二氧化碳與間接排放的二氧化碳排放量全部核算清楚，為公司下一步節(jié)能降碳起到基礎(chǔ)性作用。