原油管道碳减排研究

张 磊

国家管网集团东部原油储运有限公司生产运行部 江苏 徐州 221008

国民经济的发展离不开重要的支柱产业，其中石油化工为典型的支柱产业之一。原油输送过程中多采取管道长距离输送方式，其具有较高的经济性，这也是原油管道长距离输送得到重要应用的原因之一。与此同时，原油输送过程能耗高，温室气体排放大，也造成了一定的环境影响。这些都要求在原油输送中加强原油管道运行管理，通过一定技术方法的使用，持续性做好原油管道的优化管理[1]。随着原油输送产业低碳转型、绿色发展，需要采取经济技术措施，减少原油输送过程中的碳排放，最大限度消除对环境的影响。

1 碳足迹概念

碳足迹源于生态足迹，是针对不同产品从生产到废弃整个生命周期中二氧化碳排放的一种评价方法。石油化工行业在获取原料、生产加工、运输储存、废弃物处理、成品使用、产品回收等不同阶段均有二氧化碳的排出。原油管道是原油运输的基础，通过对原油运输过程中碳足迹的评价，明确该阶段碳排放特点，结合碳排放特点，采取干预措施，减少原油在管道输送过程中产生的二氧化碳。碳足迹能够用于原油管道运行中的二氧化碳排放评价，结合具体排放特点与规律，指导原油管道的优化运行，提升整体管理水平[2]。

2 石油化工行业碳足迹研究现状

石油化工行业在市场经济条件下对国民经济发展至关重要，与此同时，石油化工行业在发展中也具有潜在的环境污染风险。长期以来，二氧化碳作为重要的温室气体，尽管不属于污染性气体，但是会对全球气候产生影响，温室气体进一步发展可能给人类带来巨大的灾难。按照当前对二氧化碳的排放研究，碳排放与人类的各种活动都有着密切关系，因而较多行业在发展中都强调“（控制)碳排放”“碳中和”。

碳足迹评价方法的研究是减少碳排放的基础，目前关于石油化工行业不同产品碳足迹评价的研究日益增多，部分学者对石化产品在整个生命周期中的碳排放予以研究，重点对己内酰胺碳足迹展开分析，该产品在生产过程中，苯加氢生产中碳排放占到13.77%、环己酮生产中碳排放占到26.79%、肟化生产环节碳排放占到29.64%、精制环节碳排放占到11.80%[3]。部分学者在研究中指出沥青产品在原料获取、产品运输、生产、产品配送、使用等阶段均有碳排放，通过对沥青的重复与循环使用，能够改善沥青在生命周期中的碳排放现状。PVC 产品在生产过程中通过对碳足迹研究，原材料中的二氧化碳排放占到72.40%。目前对碳足迹以及不同产品中碳排放主要侧重不同产品的生产环节，关于不同石油化工输送期间碳足迹的研究较少，原油输送中碳足迹研究将成为原油管道优化运行技术研究的重要发展方向，也能为原油输送管道优化管理奠定基础[4]。

3 原油管道碳足迹理论研究

碳足迹评价过程中需要明确具体的研究范围，即从原油输送企业到炼油厂之间的原油输送，原油输送中的碳足迹评价可以以单位原油输送过程中的碳排放作为标准，按照单位原油输送碳排放确定出整个原油输送过程中的碳排放，相关理论性研究如下：

3.1 原油输送路径的确定

原油输送企业在进行碳足迹评价中，需要了解不同行业标准中对碳排放的基本要求与特殊要求。原油管道是原油运输过程中必不可少的设施之一，在原油输送期间二氧化碳排放方面占有较高比例。原油输送路径即从原油管道的起始站到输送结束站点，通过原油管道以及不同站点实现原油的长远距离输送，原油管道是原油与炼油厂之间的联系。

现实中不同炼油厂获取的原油可能经过了多种路径，原油与炼油厂之间的输送路径可能因为原油来源的不同而不同，因而在对某管道输送原油路径周转中需要全面考虑可能的路径，并加以验证，验证阶段需要采取物料平衡方法。

3.2 物料平衡理论研究

物料平衡指的是在原油管道输送期间，输送企业进入管道的原油量与不同路径周转到达炼油厂的原油量需要保持进出平衡。如果炼油厂存在多个原油来源地，则在原油输送量统计中需要全面列明不同路径，确保原油的输入与输出处于平衡状态。

3.3 关于排放清单问题

参照国际标准化组织起草的ISO14067 产品碳足迹国际标准（简称ISO 碳足迹标准）中的相关原则分析，二氧化碳的排放包括多种来源，如原料带入排放的二氧化碳、能源消耗排放二氧化碳、辅料带入的二氧化碳排放、不同原油输送工艺下的二氧化碳排放。简单的可归纳为：原料带入排放+ 辅料带入排放+ 能源消耗排放+ 工艺排放= 原油输送二氧化碳排放。关于不同排放的具体内容叙述如下：

原料获取阶段会产生二氧化碳排放，即所谓的原料带入排放，针对特定的原油输送管道而言，原油经上游管段输送到该管段起始点过程中产生的二氧化碳总排放。原油在使用管道输送过程中，为了保证原油输送的安全性、便捷性、可靠性等，通常需要加入一定的辅助材料。比如在管道清理中需要使用胶球、石油输送过程中的减阻剂加入等，这些辅助性材料在生产阶段同样也会产生二氧化碳排放，即上述提到的辅料带入排放。不同原油管道辅助材料供应商会提供不同辅助材料的二氧化碳排放参数，如果供应商提供的二氧化碳排放量较小，同时原油管道中的辅助性材料用量也较少，此时可在计算中忽略不计。原油输送过程中需要经过不同的输油泵站，输油泵站本身存在能源消耗，如使用电能、管道外部保温、使用燃料等，这些都会在使用中有能源消耗，并排放出一定量的二氧化碳，由此产生的即为能源消耗排放。能源消耗排放的计算主要参照不同能源介质二氧化碳排放因子以及计算能源消耗量，按照不同原油管道中含有的能耗类型进行全面评价与分析。原油管道在使用中会选择不同的工艺，而不同工艺对二氧化碳排放也会产生影响，考虑到工艺排放二氧化碳量较少，通常在计算中也会忽略不计。综合上述分析，石油管道中的二氧化碳排放主要为原料带入的二氧化碳排放与能源消耗排放，辅助性材料二氧化碳排放以及工艺二氧化碳排放相对较少。

3.4 二氧化碳排放的分配问题

原油输送过程中企业并不是只为某一个炼油厂服务，通常一个原油输送管道可能需要对多个炼油厂提供服务，即输送企业原材料加入等所产生的整体二氧化碳排放会在不同管道之间重新分配。关于原油管道中二氧化碳排放的分配可依据周转量分配法，即确定总体原油管道中的二氧化碳排放情况，依据不同分支管道与整体原油管道周转比例情况进行分配。

原油管道经过对二氧化碳排放分配，原油管道周转路径会进一步变得复杂，形成复合周转路径，考虑碳足迹周转路径复杂，后期研究难度较大，此时可分解简化为简单的周转路径，形成原油经不同管道加以传输的路径。

3.5 碳足迹计算分析

原油管道不同输送企业在进行不同输送路径碳足迹计算中，依据单位输油量对应碳排放的全部累计得到整体原油管道中的二氧化碳排放量，通过加权计算得到原油输送到确定炼油厂的碳足迹，明确不同原油管道二氧化碳排放情况与特点，更好地进行原油管道优化运行技术研究。

4 实例分析

原油管道优化运行技术中在理论研究的基础上加以应用，如某原油输送企业管道包括了较多的原油，如进口原油、代输进口原油、自购原油等，不同原油经过不同的管道共同完成对某炼油厂的原油供应。结合理论性分析，初步绘制出不同来源原油与输油线路的周转路径，即不同原油经过不同管道与站点之后共同为某企业提供原油，而某企业有多条原油输送路线，不同输油线路之间包括线路名称、不同站点之间的距离等。通过绘制某石化原油周转路径图，便于更加清晰地完成后续分析。

物料平衡方面，统计出不同原油的实际输油量情况，并计算出总体输油量，针对含有不同输油线路并合并的情况，需要将两条路径的原油叠加，进而得到某一路径的整体油量。针对多种路径输送管道需要编号，确定不同编号输送管道的输油量、里程、分摊量等。针对形成的复合路径进一步转化为简单的周转路径，即按照分摊量情况完成整体石油量的比例分配。二氧化碳排放量计算过程中，计算出不同输送管道对应的原油组成，排放清单方面，原油管道中二氧化碳排放量由输油泵站的耗电量与电网排放因子组成，管道排放的二氧化碳情况与输送到炼油厂线路之间的二氧化碳排放形成碳足迹，将不同输油路径综合分析，得到某原油碳足迹结果为8.937kgCO2/t，绘制出不同原油管道不同路径中的二氧化碳排放情况。根据实例分析结果，不同原油管道经过的站点越多，其对应的碳排放也越多，呈现出明显叠加效果，碳足迹越大的输送路径，其通常经过的输油线路越长，相反，输油管道长度较小的情况下，对应的碳足迹也较小。从这个角度分析，原油管道在进行原油输送期间，为了减少碳足迹，周转路径应尽可能短一些。

综合理论与实例分析，原油管道运行碳减排研究中需要重视碳足迹评价，评价中以原油输送量为依据。整个原油线路碳足迹审核中，必须要根据实际情况确定原油周转流程路径，计算不同原油进入与输出过程中的物料平衡，通过质量分配法完成不同原油管道内二氧化碳气体的排放，并结合生命周期确定不同原油输送管道的碳足迹。

5 结语

通过原油输送过程中碳足迹的分析，发现通过缩短原油周转路径和降低输油泵站能耗可有效降低原油输送中的碳足迹。改善原油管道运行与管理，针对不同类型的原油在输送期间需要合理规划路径，减少二氧化碳排放，降低原油输送对环境的影响。