原油管道碳減排研究

張 磊

國家管網(wǎng)集團東部原油儲運有限公司生產(chǎn)運行部 江蘇 徐州 221008

國民經(jīng)濟的發(fā)展離不開重要的支柱產(chǎn)業(yè)，其中石油化工為典型的支柱產(chǎn)業(yè)之一。原油輸送過程中多采取管道長距離輸送方式，其具有較高的經(jīng)濟性，這也是原油管道長距離輸送得到重要應用的原因之一。與此同時，原油輸送過程能耗高，溫室氣體排放大，也造成了一定的環(huán)境影響。這些都要求在原油輸送中加強原油管道運行管理，通過一定技術方法的使用，持續(xù)性做好原油管道的優(yōu)化管理[1]。隨著原油輸送產(chǎn)業(yè)低碳轉型、綠色發(fā)展，需要采取經(jīng)濟技術措施，減少原油輸送過程中的碳排放，最大限度消除對環(huán)境的影響。

1 碳足跡概念

碳足跡源于生態(tài)足跡，是針對不同產(chǎn)品從生產(chǎn)到廢棄整個生命周期中二氧化碳排放的一種評價方法。石油化工行業(yè)在獲取原料、生產(chǎn)加工、運輸儲存、廢棄物處理、成品使用、產(chǎn)品回收等不同階段均有二氧化碳的排出。原油管道是原油運輸?shù)幕A，通過對原油運輸過程中碳足跡的評價，明確該階段碳排放特點，結合碳排放特點，采取干預措施，減少原油在管道輸送過程中產(chǎn)生的二氧化碳。碳足跡能夠用于原油管道運行中的二氧化碳排放評價，結合具體排放特點與規(guī)律，指導原油管道的優(yōu)化運行，提升整體管理水平[2]。

2 石油化工行業(yè)碳足跡研究現(xiàn)狀

石油化工行業(yè)在市場經(jīng)濟條件下對國民經(jīng)濟發(fā)展至關重要，與此同時，石油化工行業(yè)在發(fā)展中也具有潛在的環(huán)境污染風險。長期以來，二氧化碳作為重要的溫室氣體，盡管不屬于污染性氣體，但是會對全球氣候產(chǎn)生影響，溫室氣體進一步發(fā)展可能給人類帶來巨大的災難。按照當前對二氧化碳的排放研究，碳排放與人類的各種活動都有著密切關系，因而較多行業(yè)在發(fā)展中都強調(diào)“（控制)碳排放”“碳中和”。

碳足跡評價方法的研究是減少碳排放的基礎，目前關于石油化工行業(yè)不同產(chǎn)品碳足跡評價的研究日益增多，部分學者對石化產(chǎn)品在整個生命周期中的碳排放予以研究，重點對己內(nèi)酰胺碳足跡展開分析，該產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，苯加氫生產(chǎn)中碳排放占到13.77%、環(huán)己酮生產(chǎn)中碳排放占到26.79%、肟化生產(chǎn)環(huán)節(jié)碳排放占到29.64%、精制環(huán)節(jié)碳排放占到11.80%[3]。部分學者在研究中指出瀝青產(chǎn)品在原料獲取、產(chǎn)品運輸、生產(chǎn)、產(chǎn)品配送、使用等階段均有碳排放，通過對瀝青的重復與循環(huán)使用，能夠改善瀝青在生命周期中的碳排放現(xiàn)狀。PVC 產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中通過對碳足跡研究，原材料中的二氧化碳排放占到72.40%。目前對碳足跡以及不同產(chǎn)品中碳排放主要側重不同產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，關于不同石油化工輸送期間碳足跡的研究較少，原油輸送中碳足跡研究將成為原油管道優(yōu)化運行技術研究的重要發(fā)展方向，也能為原油輸送管道優(yōu)化管理奠定基礎[4]。

3 原油管道碳足跡理論研究

碳足跡評價過程中需要明確具體的研究范圍，即從原油輸送企業(yè)到煉油廠之間的原油輸送，原油輸送中的碳足跡評價可以以單位原油輸送過程中的碳排放作為標準，按照單位原油輸送碳排放確定出整個原油輸送過程中的碳排放，相關理論性研究如下：

3.1 原油輸送路徑的確定

原油輸送企業(yè)在進行碳足跡評價中，需要了解不同行業(yè)標準中對碳排放的基本要求與特殊要求。原油管道是原油運輸過程中必不可少的設施之一，在原油輸送期間二氧化碳排放方面占有較高比例。原油輸送路徑即從原油管道的起始站到輸送結束站點，通過原油管道以及不同站點實現(xiàn)原油的長遠距離輸送，原油管道是原油與煉油廠之間的聯(lián)系。

現(xiàn)實中不同煉油廠獲取的原油可能經(jīng)過了多種路徑，原油與煉油廠之間的輸送路徑可能因為原油來源的不同而不同，因而在對某管道輸送原油路徑周轉中需要全面考慮可能的路徑，并加以驗證，驗證階段需要采取物料平衡方法。

3.2 物料平衡理論研究

物料平衡指的是在原油管道輸送期間，輸送企業(yè)進入管道的原油量與不同路徑周轉到達煉油廠的原油量需要保持進出平衡。如果煉油廠存在多個原油來源地，則在原油輸送量統(tǒng)計中需要全面列明不同路徑，確保原油的輸入與輸出處于平衡狀態(tài)。

3.3 關于排放清單問題

參照國際標準化組織起草的ISO14067 產(chǎn)品碳足跡國際標準（簡稱ISO 碳足跡標準）中的相關原則分析，二氧化碳的排放包括多種來源，如原料帶入排放的二氧化碳、能源消耗排放二氧化碳、輔料帶入的二氧化碳排放、不同原油輸送工藝下的二氧化碳排放。簡單的可歸納為：原料帶入排放+ 輔料帶入排放+ 能源消耗排放+ 工藝排放= 原油輸送二氧化碳排放。關于不同排放的具體內(nèi)容敘述如下：

原料獲取階段會產(chǎn)生二氧化碳排放，即所謂的原料帶入排放，針對特定的原油輸送管道而言，原油經(jīng)上游管段輸送到該管段起始點過程中產(chǎn)生的二氧化碳總排放。原油在使用管道輸送過程中，為了保證原油輸送的安全性、便捷性、可靠性等，通常需要加入一定的輔助材料。比如在管道清理中需要使用膠球、石油輸送過程中的減阻劑加入等，這些輔助性材料在生產(chǎn)階段同樣也會產(chǎn)生二氧化碳排放，即上述提到的輔料帶入排放。不同原油管道輔助材料供應商會提供不同輔助材料的二氧化碳排放參數(shù)，如果供應商提供的二氧化碳排放量較小，同時原油管道中的輔助性材料用量也較少，此時可在計算中忽略不計。原油輸送過程中需要經(jīng)過不同的輸油泵站，輸油泵站本身存在能源消耗，如使用電能、管道外部保溫、使用燃料等，這些都會在使用中有能源消耗，并排放出一定量的二氧化碳，由此產(chǎn)生的即為能源消耗排放。能源消耗排放的計算主要參照不同能源介質(zhì)二氧化碳排放因子以及計算能源消耗量，按照不同原油管道中含有的能耗類型進行全面評價與分析。原油管道在使用中會選擇不同的工藝，而不同工藝對二氧化碳排放也會產(chǎn)生影響，考慮到工藝排放二氧化碳量較少，通常在計算中也會忽略不計。綜合上述分析，石油管道中的二氧化碳排放主要為原料帶入的二氧化碳排放與能源消耗排放，輔助性材料二氧化碳排放以及工藝二氧化碳排放相對較少。

3.4 二氧化碳排放的分配問題

原油輸送過程中企業(yè)并不是只為某一個煉油廠服務，通常一個原油輸送管道可能需要對多個煉油廠提供服務，即輸送企業(yè)原材料加入等所產(chǎn)生的整體二氧化碳排放會在不同管道之間重新分配。關于原油管道中二氧化碳排放的分配可依據(jù)周轉量分配法，即確定總體原油管道中的二氧化碳排放情況，依據(jù)不同分支管道與整體原油管道周轉比例情況進行分配。

原油管道經(jīng)過對二氧化碳排放分配，原油管道周轉路徑會進一步變得復雜，形成復合周轉路徑，考慮碳足跡周轉路徑復雜，后期研究難度較大，此時可分解簡化為簡單的周轉路徑，形成原油經(jīng)不同管道加以傳輸?shù)穆窂健?/p>

3.5 碳足跡計算分析

原油管道不同輸送企業(yè)在進行不同輸送路徑碳足跡計算中，依據(jù)單位輸油量對應碳排放的全部累計得到整體原油管道中的二氧化碳排放量，通過加權計算得到原油輸送到確定煉油廠的碳足跡，明確不同原油管道二氧化碳排放情況與特點，更好地進行原油管道優(yōu)化運行技術研究。

4 實例分析

原油管道優(yōu)化運行技術中在理論研究的基礎上加以應用，如某原油輸送企業(yè)管道包括了較多的原油，如進口原油、代輸進口原油、自購原油等，不同原油經(jīng)過不同的管道共同完成對某煉油廠的原油供應。結合理論性分析，初步繪制出不同來源原油與輸油線路的周轉路徑，即不同原油經(jīng)過不同管道與站點之后共同為某企業(yè)提供原油，而某企業(yè)有多條原油輸送路線，不同輸油線路之間包括線路名稱、不同站點之間的距離等。通過繪制某石化原油周轉路徑圖，便于更加清晰地完成后續(xù)分析。

物料平衡方面，統(tǒng)計出不同原油的實際輸油量情況，并計算出總體輸油量，針對含有不同輸油線路并合并的情況，需要將兩條路徑的原油疊加，進而得到某一路徑的整體油量。針對多種路徑輸送管道需要編號，確定不同編號輸送管道的輸油量、里程、分攤量等。針對形成的復合路徑進一步轉化為簡單的周轉路徑，即按照分攤量情況完成整體石油量的比例分配。二氧化碳排放量計算過程中，計算出不同輸送管道對應的原油組成，排放清單方面，原油管道中二氧化碳排放量由輸油泵站的耗電量與電網(wǎng)排放因子組成，管道排放的二氧化碳情況與輸送到煉油廠線路之間的二氧化碳排放形成碳足跡，將不同輸油路徑綜合分析，得到某原油碳足跡結果為8.937kgCO2/t，繪制出不同原油管道不同路徑中的二氧化碳排放情況。根據(jù)實例分析結果，不同原油管道經(jīng)過的站點越多，其對應的碳排放也越多，呈現(xiàn)出明顯疊加效果，碳足跡越大的輸送路徑，其通常經(jīng)過的輸油線路越長，相反，輸油管道長度較小的情況下，對應的碳足跡也較小。從這個角度分析，原油管道在進行原油輸送期間，為了減少碳足跡，周轉路徑應盡可能短一些。

綜合理論與實例分析，原油管道運行碳減排研究中需要重視碳足跡評價，評價中以原油輸送量為依據(jù)。整個原油線路碳足跡審核中，必須要根據(jù)實際情況確定原油周轉流程路徑，計算不同原油進入與輸出過程中的物料平衡，通過質(zhì)量分配法完成不同原油管道內(nèi)二氧化碳氣體的排放，并結合生命周期確定不同原油輸送管道的碳足跡。

5 結語

通過原油輸送過程中碳足跡的分析，發(fā)現(xiàn)通過縮短原油周轉路徑和降低輸油泵站能耗可有效降低原油輸送中的碳足跡。改善原油管道運行與管理，針對不同類型的原油在輸送期間需要合理規(guī)劃路徑，減少二氧化碳排放，降低原油輸送對環(huán)境的影響。