【碳计算】能源作为原材料用途二氧化碳排放如何计算?
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关于能源作为原材料(feedstock)用途的二氧化碳排放计算,需要区分直接排放(燃烧产生)和过程排放(化学反应产生)。以下是具体计算逻辑和操作步骤:
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1. **明确碳流向**
- 原材料中的碳可能进入三个方向:
- 最终产品(如塑料中的碳)
- 转化为CO直接排放(如裂解反应副产物)
- 转化为其他含碳物质(如焦炭、CO等)
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2. **计算方法选择**
- **质量平衡法(Mass Balance)**:
通过碳输入输出差计算排放量
**公式**:
CO排放量 = (原料碳含量 - 产品碳固定量 - 废物/副产品碳量) × 44/12
(44/12为碳到CO的分子量转换系数)
- **排放因子法**:
适用于标准化工艺(如乙烯裂解、合成氨)
例如:每生产1吨乙烯排放X吨CO(需参考IPCC或行业数据库)
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3. **关键数据采集**
- **原料碳含量**:
例如天然气(CH含碳75%)、石脑油(C-C烃类含碳约85%)
- **产品碳固定量**:
如聚乙烯(CH)含碳85.7%
- **工艺转化率**:
催化裂化、重整等反应的碳转化效率(如90%碳进入产品)
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4. **过程排放计算示例**
**案例:天然气制氢(SMR工艺)**
- 反应式:CH + HO → CO + 3H → CO + H(水气变换)
- 每生产1kg H,约产生5.5kg CO(未考虑碳捕集)
- 计算逻辑:
1kg H需要0.33kg CH → CH含碳量0.33×0.75=0.2475kg C
最终排放CO量 = 0.2475×44/12 = 0.9075kg CO
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5. **特殊场景处理**
- **碳捕集与封存(CCS)**:
需扣除被捕集的CO量(如捕集率90%则排放量×10%)
- **长期固碳产品**:
如塑料、沥青等暂不计入排放(根据ISO 14064标准)
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6. **数据来源建议**
1. 原料/产品碳含量:GC-MS(气相色谱-质谱)或元素分析仪实测
2. 工艺参数:ASPEN模拟结果或DCS(分布式控制系统)历史数据
3. 排放因子:参考IPCC 2019指南或行业EPD(环境产品声明)
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注意事项
- 系统边界需明确:是否包含上游开采、运输环节(范围1/范围2/范围3排放)
- 实时监测:对尾气采用NDIR(非分散红外)CO分析仪在线监测
- 工艺差异:催化重整与热裂解的碳排放系数可能相差30%以上
如果需要具体工艺(如煤制烯烃、PDH丙烷脱氢)的核算模板,可提供更多细节进一步讨论。
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