氯碱行业二氧化碳排放量核算方法

2022-11-04王峰侯学文李云

氯碱工业 2022年6期

王峰，侯学文，李云

(陕西北元化工集团股份有限公司，陕西榆林 719319)

陕西北元化工集团股份有限公司(以下简称“北元化工”)下辖4个分公司：化工分公司、热电分公司、水泥分公司、锦源化工分公司。其中，北元化工、热电分公司和化工分公司是一个母公司，为独立法人，水泥分公司、锦源化工分公司分别是独立法人。本文以化工分公司2020年为核算单元介绍。

聚氯乙烯生产工艺：电石与水反应，生成乙炔气体和以含氢氧化钙为主的电石泥；乙炔气通过除杂等工艺，经压缩后输送至转化系统；在催化剂的作用下，乙炔与氯化氢在转化器中发生反应生成粗氯乙烯气体；粗氯乙烯气体经过水洗、碱洗、冷却、压缩后，再通过精馏得到精氯乙烯，在反应釜中，液态氯乙烯在引发剂的作用下发生聚合反应生成聚氯乙烯浆料，浆料通过汽提、干燥床、旋振筛后进入料仓、包装出售。

烧碱生产工艺：卤水通过一系列精制工艺得到精制盐水，精制盐水在直流电的作用下，生成氯气、氢气及32%的碱液，32%碱经蒸发浓缩为50%以上的成品烧碱进行销售；产生的氯气、氢气经冷却、除水、加压后输送至合成炉中燃烧，生成的氯化氢气体为聚氯乙烯生产提供原料，在生产过程有液氯和盐酸等副产品生成。

1 确定核算边界

北元化工、化工分公司、热电分公司为一个独立法人进行核算，核算范围包括：化石燃料燃烧、工业生产过程排放、净购电力和热力，间接排放；其中化工分公司使用热电分公司的电力和热力不单独核算。化工分公司核算范围包括：化石燃料燃烧、工业生产过程排放、净购电力和热力、使用热电分公司的电力和热力间接排放。

2 排放源和排放设施

主要排放源信息如表1所示。

3 核算方法及排放量

3.1 化石燃料产生的CO2排放量

化石燃料产生的CO2排放量计算式为：

ECO2-燃烧=∑(AD化石×CC化石×OF化石×

44÷12)；

AD化石为化石消费量，t或万m3；CC化石为化石含碳量，t/t或t/万m3；OF化石为化石的碳氧化率，%；CC化石=NCV化石×EF化石；NCV化石为化石的低位发热量，GJ/t或GJ/万m3)；EF化石为化石的热值含碳量，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×低位发热量×单位热值含碳量×碳氧化率×折算因子/100。折算因子为44/12。

3.2 生产过程外购电力产生的CO2排放量

生产过程外购电力产生的CO2排放量计算式为：

ECO2-燃烧=AD电×EF电，

式中，ECO2-燃烧为净购入电力产生的二氧化碳排放量，t；AD电为净购入电量，MW·h；EF电为区域电网年平均供电排放因子，t/(MW·h)。

表3 外购电力排放量Table 3 CO2 emissions from purchased electricity

3.3 生产过程外购热力产生的CO2排放量

ECO2-热=AD热力×EF热力，

式中，ECO2-热为净购入热力产生的二氧化碳排放量，t；AD热为净购热力，GJ；EF热为供热排放因子，t/(MW·h)。

表4 外购热力CO2排放量Table 4 CO2 emissions from purchased heating power

3.4 工业生产过程排放量

公司使用原料电石，产品输出为聚氯乙烯(PVC)。

EGHG化工过程=E原料CO2-E产品CO2。

表5 生产过程中CO2排放量Table 5 CO2 emissions during production

根据D=(输入量-碳输出)×44÷12计算，得到CO2排放量为140 338.88 t。

3.5 反应过程排放量

公司乙炔发生器在反应过程中会产生少量二氧化碳；采卤装置一次盐水中加入碳酸钠，主要是为了除去钙镁离子，最终形成碳酸盐，少量的碳酸钠与氢离子反应会产生二氧化碳；由于氯化氢、乙炔气体工艺为密闭型，经过混合器、组合塔、再经过碱洗塔吸收后，最终在变压吸附放空二氧化碳。其中VCM装置B线碱洗塔前二氧化碳质量分数0.169 5%，碱洗后质量分数0.047 4%；VCM装置D线碱洗塔前二氧化碳质量分数0.099 37%，碱洗后质量分数0.044 79%；氯化氢A线94.8%纯度的氯化氢气体中含有0.000 8%的二氧化碳；氯化氢B线94.8%体积分数的氯化氢气体中含有0.000 3%的二氧化碳；乙炔湿法装置A线二氧化碳含量0.005 035%，B线0.003 37%；乙炔干法装置C线二氧化碳含量38.69×10-6，D线24.18×10-6；按照满负荷计算，乙炔流量为13 000 m3/h，氯化氢流量为15 000 m3/h，乙炔纯度为98.8%，反应后转化后总管含乙炔含量为2%、含氯化氢5%，二氧化碳密度1.977 kg/m3。

ECO2-反应过程=[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)。