石化行业碳排放环境影响评价研究

王莉丽，丛颖特

（烟台永旭环境保护有限公司，山东 烟台 264000）

石化行业有着较高的碳排放总量，随着生产过程的进行，碳排放量会逐渐升高，将会对环境造成影响。石化油行业需要做好碳排放评价工作，采用标准化的碳排放评价方式，实现不同来源碳排放的精准分析。石化行业是温室气体排放的重要源头，通过碳排放评价能够促进低碳生产过程，提高对碳排放的控制能力，保障环境影响评价的顺利进行。

1 石化行业碳排放现状分析

石化行业是我国的重要产业，生产过程中将会产生大量的CO2，将会引起环境变暖问题，对生态环境具有较大的危害。许多工业行业的生产经营和发展都会涉及到碳排放，不同领域的碳排放情况具有一定的差异性。其中，石油化工的碳排放量占据工业行业总碳排放量的20.95%。以千万吨级炼油厂为例，年均碳排放总量在200万～300万吨之间，碳排放为直接排放形式，将大量的碳排放到空气中，破坏环境中的碳元素平衡。石油化工行业的碳排放形式众多，包括燃烧排放、工艺排放、间接排放、逃逸排放等，导致环境中的碳排放压力较大，并且会大幅度增加全球变暖的隐患[1]。

2 石化行业碳排放评价方法

2.1 碳排放计算

2.1.1 燃料燃烧源

燃料燃烧在碳排放中占据着较大比重，将会产生大量的CO2，不利于碳排放的有效控制。石化行业燃烧燃料包括天然气、煤炭及各类油品，CO2是燃烧后的主要产物，基本上不会对CO2进行处理，导致环境中CO2不断增加。不同类型燃料产热具有一定的差异性，如汽油碳排放量为2.93 吨/万立方米、柴油碳排放量为3.10 吨/万立方米、天然气碳排放量为21.62 吨/万立方米。对于燃料燃烧碳排放的计算方法，主要基于碳排放因子的相关原理，对各类燃料燃烧过程中的含碳气体排放量进行核算。如下：

2.1.2 工艺尾气源

工艺尾气中存在着CO2排放的情况，需要做好碳排放情况的统计工作，可采用元素平衡法进行分析，对碳元素的转化情况进行跟踪，确定碳元素的转化方向。工艺尾气源分析过程中，需要对物料的灼烧量进行确定，在物料充分燃烧下展开计算，确保反应物全部转化成含碳气体，提高尾气碳排放统计的准确性。如催化裂化反应中，需要对催化剂进行烧焦处理，去除表面附着的碳元素，这一过程占总厂碳排放的20%～30%，将会造成碳元素的大量排放。工艺尾气中碳排放来源较多，需要对碳排放来源进行全面统计，避免在碳排放控制中存在遗漏，保证碳排放的统计效果。工艺尾气源中碳排放计算方法如下：

式中，AD为焦烧量；CC为焦层碳含量；Qs为工艺废渣量；CCs为废渣含碳量。

2.1.3 逸散排放源

石化行业生产过程中存在着逸散排放的情况，通常为无意情况下的排放，导致环境中碳排放的增加。逸散排放源主要发生在生产过程中，由生产装置质量问题引起，因总烃泄漏引起碳排放现象，不利于碳排放的有效管控。生产装置碳排放逸散情况包括密封点泄漏、冷焦切焦排空、放空等，将会造成焦化装置的延迟，由焦孔内部引发碳排放的逸散[2]。以典型炼油企业为例，原油加工量为1.9×104万 t/a时，无组织VOCs排放量达到5.7×104t/a，碳排放存在着较大的逸散量。逸散碳排放量计算方法如下：

式中，ET为成分s的逸散量；CS为成分s的浓度；CT为逸散总浓度。

2.1.4 废物处理源

石化废物处理过程中，将会引起碳排放问题的增加，需要对碳排放处理过程引起重视，做好废物处理源的把控工作，提高对碳排放源头的统计能力。废物处理源主要来自CO2的有组织排放，将废物转化成为CO2，降低废物环境的污染，相对地，引起环境中CO2的增加。废物排碳量的多少取决于废物的总量，需要对碳元素的总量进行收集，确保含碳废水能够有效转化，得到CO2的总量情况，对废水中CO2进行精准统计。在废物充分处理的情况下，处理过程才会处于达标状态，污染物以排放源方式存在，将废物折算成CO2排放量，实现对废物的全面处理。废物处理源碳排放计算方法如下：

式中，TOW为废物处理中有机物清除量；EFn为废物n的排放因子；R为碳排放回收量。

2.1.5 间接排放源

石化行业碳排放控制时，需要对间接排放源进行处理，通过碳排放系数法进行确定，对碳排放指标情况进行检验。化工生产过程中，存在着间接碳排放情况，如电力消耗、建筑设施等，将会成为总排碳量的一部分，并且占据的不可忽视的地位。如电力消耗碳排放中，水电、风电、火电的碳排放将会增加，由石化生产过程间接引起，碳排放与生产过程具有密切关系，碳排放占总生产的20%以上，进而造成间接碳排放的产生。间接碳排放计算方法如下：

式中，AD为间接净消耗；EF为碳排放系数。

2.2 数据收集

2.2.1 现场调研

碳排放数据可采用现场调研的方式，根据现有信息收集碳排放资料，对碳排放情况进行整合，结合石化企业生产运营情况进行分析，保证现场调研取得良好效果。现场调研主要包含两个方面：第一，基本资料。主要包括工艺流程图、环保审查报告、物料投入产出报告、电力热力消耗统计报告、资源回收利用情况等，对碳排放相关资料进行全面收集，实现碳排放基本信息的整合。第二，问卷调查。由生产人员对碳排放相关资料进行填写，包括企业基本情况、物料名称及用量、产品种类及产出量、废弃物产生及处理情况、能源种类及消耗量、碳排放主要形式、已采取的降碳措施等，以问卷形式提高调研的主动性，掌握碳排放资料收集的关键点，实现对碳排放控制的有效统计。

2.2.2 现场监测

现场监测主要用于处理碳排放难以辨识的情况，对碳排放情况进行主动统计，确定石化生产中碳排放实际情况。现场监测是获取精准碳排放数据的关键，需要对碳排放源进行分析，如CO、CO2、CH4等，便于对废气产生情况进行整合，提高碳排放现场监测效率。同时，需要注重无组织碳排放情况的监测，如生产装置、污水处理等，实现碳排放现场监测的全面整合，发挥出现场监测在碳排放统计中的作用[3]。

2.3 数据处理

碳排放统计需要对数据进行处理，做好不同排放源的监测统计工作，通过内置监测仪表对数据进行采集，将数据进行汇总处理，保证数据处理方法能够发挥作用。不同含碳气体碳排放占比计算公式如下：

式中，γp为含碳气体p的碳排放比例；Mp，c为含碳气体p的质量；MT为含碳气体总量。通过上式可对碳排放情况进行分析，综合含碳气体对碳排放情况进行检验，便于对碳排放结果进行分析。以某炼厂碳排放情况为例，对不同碳源的含碳率及占比进行统计，得到统计结果见表1所示。通过这种数据处理方式，可确定碳排放来源及含碳气体占比情况，便于针对碳排放情况进行分析，掌握石化生产整体碳排放情况。由表中数据可知，CO2为主要碳排放气体，在整体比例中占97%以上，相比于其他含碳气体的排放，明显处于较高排放水平，进而为碳排放评价过程提供指导。

表1 某炼厂碳排放核算统计情况

2.4 年际变化分析

2.4.1 碳排放量

碳排放环境影响评价采用逐年分析形式，统计不同年份的碳排放情况，提高碳排放的评价效果。不同年份下，碳排放具有一定的差异性，受到多种因素的影响，需要对碳排放的趋势进行判断，确保碳排放的增长的情况。以石油炼制行业为例，碳排放统计包括燃料燃烧、烧焦、逸散、电力热力等，2000年～2017年，碳排放量增幅达到105%，年均增长率为5.46%。2018～2022年，石化行业注重节能减排措施的应用，碳排放年增长情况得到抑制，增长率稳定在1.18%～2.10%之间，碳排放控制效果得到显著增强。

2.4.2 碳排放系数及强度

碳排放分析过程中，需要结合碳排放系数及强度情况，采用量化分析的方式，确定碳排放的整体指标。碳排放系数为单位能耗产生的碳排放量，通过碳排放系数可为环境影响评价提供依据，在碳中和控制中具有重要作用。不同石化燃料碳排放系数存在着差异性，根据《中国能源统计年鉴》给出的具体换算方法，将不同燃料向标煤进行换算，如煤炭为0.71公斤标煤/公斤、汽油为1.47 公斤标煤/公斤、天然气为1.33 吨 标煤/万立方米。通过这种方式，便可以对不同石化燃料碳排放情况进行评估，在标煤情况下进行对照分析[4]。碳排放强度为经济产出环境下碳排放量，与石化产业生产需求具有一定的关系，经济产出由GDP进行表示，碳排放强度计算公式如下：

式中，P为碳排放强度；M为碳排放量；GDP为经济产出值。

2.4.3 不确定性分析

碳排放影响评价受到不确定因素的影响，如计算精度、统计误差等，容易造成碳排放统计结果不准确的情况，需要确保不确定因素的分析。碳排放控制过程中，精度控制具有必要性，需要采用科学的计量方法，考虑到碳排放精度的影响，实现CO2浓度数据的精准测量。如烟口气体排放过程中，需要考虑到压力、温度的影响，可对多组数据进行监测和采集，采用求平均值的方式降低误差，保证不确定性问题得到有效解决。

2.5 影响因素贡献分析

石化行业碳排放环境影响需要围绕主要贡献物质进行分析，对影响因素进行针对性检验，确定对环境的影响程度。如气候变化影响下，CO2为主要贡献物质，占比在86%左右，剩余部分来自甲烷、CO、VOCs等，占14%左右。影响因素贡献分析可确定对环境的综合影响，能够提高对环境的评价效果，实现影响因素目标的有效规划。影响因素贡献度分析是确定核心影响的关键，便于对碳排放效果进行评价，确定石化生产中需要改进的关键点，有助于推进碳排放改进措施的进行。碳排放贡献度属于综合评定指标，需要采用对比分析的方式，将指标情况与期望值进行对比，对因子指标量进行控制，提高影响因素分析的标准化程度。影响因素分析需要进行全面考量，对各项指标情况进行拆解，确保影响因子的量级变化，确保影响因子具有卓越贡献。

3 石化行业碳排放控制策略

3.1 优化装置结构

装置结构对碳排放情况具有一定的影响，需要对装置结构进行升级，保证装置符合低碳结构的特征，保障装置能够更好地投入使用。装置优化过程中，需要将CO2排放量作为一个重要指标，基于化学品和材料方面进行综合考量，将工艺技术作为碳排放控制手段，减少生产过程中含碳副产物的生成，使装置结构具有良好的可靠性。如重油加工过程中，延迟焦化、溶剂脱沥青、渣油加氢时，存在着焦炭、沥青等副产物，若不能得到有效处理，将会导致环境中的碳排放的增加。为了降低副产物的生成，需要做好装置的优化工作，围绕副产物对装置进行升级，合理对副产物中的含碳物质进行加工，将其制成石墨电极、针状焦等碳材料，实现对含碳物质的进一步应用，在碳排放控制工艺上取得突破[5]。

3.2 提高能源效率

石化行业碳排放控制过程中，需要提高能源的利用率，降低生产过程中不必要的碳排放，提高对碳排放的控制效果。在能耗控制方面，需要确保能耗转化的效率，围绕能耗控制过程进行分析，提高装置中电能、热能的转化率，保障石化生产过程能够顺利进行。石化生产具有一定的难度，装置之间的能源转化较为复杂，需要考虑到设备能源的消耗情况，使装置具有良好的能量梯级，提高石化生产过程中热能、电能向化学能的转化效率，通过能耗转化效率提高减排效果。

3.3 拓展能源结构

石化生产过程中，需要注重能源结构的拓展，注重清洁能源的使用，不仅可以降低能源消耗，还能起到降低碳排放的作用。能源结构上应注重新能源的使用，保障新能源具有良好的使用场景，确保石化生产中能源的可替代性。以太阳能光热技术为例，可降低石化生产中燃料动力的消耗，实现对能源的综合化利用，提高碳排放控制效果。太阳能光热技术可提供600～800 ℃的稳定热源，通过可再生资源进行持续供热，对能源结构进行优化升级，实现各类新能源的有效运用。石化生产过程中，需要提高新能源的耦合作用，在装置的能源结构上进行改进，能源替代效果可达到20%以上，并且不会对石化生产过程造成影响，解决石化生产中消耗过大的问题。石化生产的热量消耗较大，拓展能源结构具有必要性，需要实现能源结构的应用指标，提高对能源结构的利用率。

4 结论

综上所述，石化行业属于高消耗、高污染的产业，将会增加环境中的碳排量，需要对碳排放情况进行分析，做好碳排放影响评价工作，加强对碳排放情况的管理。碳排放对石化产业具有抑制作用，需要对碳排放影响因素进行分析，结合环境情况进行解析，为碳排放的控制提供依据，将碳排放影响控制在较低水平。碳排放控制基于环境影响评价进行，提出具有针对性的控制策略，突破石化行业碳排放控制的瓶颈，保障减排措施能够发挥效果。