氯堿行業二氧化碳排放量核算方法

王峰，侯學文，李云

(陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林 719319)

陜西北元化工集團股份有限公司(以下簡稱“北元化工”)下轄4個分公司：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母公司，為獨立法人，水泥分公司、錦源化工分公司分別是獨立法人。本文以化工分公司2020年為核算單元介紹。

聚氯乙烯生產工藝：電石與水反應，生成乙炔氣體和以含氫氧化鈣為主的電石泥；乙炔氣通過除雜等工藝，經壓縮后輸送至轉化系統；在催化劑的作用下，乙炔與氯化氫在轉化器中發生反應生成粗氯乙烯氣體；粗氯乙烯氣體經過水洗、堿洗、冷卻、壓縮后，再通過精餾得到精氯乙烯，在反應釜中，液態氯乙烯在引發劑的作用下發生聚合反應生成聚氯乙烯漿料，漿料通過汽提、干燥床、旋振篩后進入料倉、包裝出售。

燒堿生產工藝：鹵水通過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%堿經蒸發濃縮為50%以上的成品燒堿進行銷售；產生的氯氣、氫氣經冷卻、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提供原料，在生產過程有液氯和鹽酸等副產品生成。

1 確定核算邊界

北元化工、化工分公司、熱電分公司為一個獨立法人進行核算，核算范圍包括：化石燃料燃燒、工業生產過程排放、凈購電力和熱力，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核算。化工分公司核算范圍包括：化石燃料燃燒、工業生產過程排放、凈購電力和熱力、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 化石燃料產生的CO2排放量

化石燃料產生的CO2排放量計算式為：

ECO2-燃燒=∑(AD化石×CC化石×OF化石×

44÷12)；

AD化石為化石消費量，t或萬m3；CC化石為化石含碳量，t/t或t/萬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熱量，GJ/t或GJ/萬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 生產過程外購電力產生的CO2排放量

生產過程外購電力產生的CO2排放量計算式為：

ECO2-燃燒=AD電×EF電，

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

表3 外購電力排放量Table 3 CO2 emissions from purchased electricity

3.3 生產過程外購熱力產生的CO2排放量

ECO2-熱=AD熱力×EF熱力，

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

表4 外購熱力CO2排放量Table 4 CO2 emissions from purchased heating power

3.4 工業生產過程排放量

公司使用原料電石，產品輸出為聚氯乙烯(PVC)。

EGHG化工過程=E原料CO2-E產品CO2。

表5 生產過程中CO2排放量Table 5 CO2 emissions during production

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

3.5 反應過程排放量

公司乙炔發生器在反應過程中會產生少量二氧化碳；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會產生二氧化碳；由于氯化氫、乙炔氣體工藝為密閉型，經過混合器、組合塔、再經過堿洗塔吸收后，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量分數0.169 5%，堿洗后質量分數0.047 4%；VCM裝置D線堿洗塔前二氧化碳質量分數0.099 37%，堿洗后質量分數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%體積分數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；按照滿負荷計算，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%，反應后轉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-反應過程=[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

總排放量計算式如下：

E總=ECO2-燃燒+ECO2-電+ECO2-熱+

EGHG過程+ECO2-反應過程

=56 471.21+1 840 561.809+515 818.52+

140 338.88+453.56

=2 553 643.98(t)。

4 常用能源當量值計算

當量值：是指某種能源一個度量單位本身所含的熱量，又稱作理論值。計算值為：

噸標準煤=電×1.229=

蒸汽×2.782×0.034 1=

原煤×0.714 3=

天然氣×1.214 3÷1 000。

5 結語

通過以上方法與步驟，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，為公司下一步節能降碳起到基礎性作用。