一种评价精馏过程碳足迹中共生产品的分配方法组成比例

本申请提供了一种评价精馏过程碳足迹中共生产品的分配方法，该方法包括：根据进料碳足迹、塔底再沸器碳排放量和塔顶冷凝冷却过程碳排放量，确定精馏过程的碳排放量；根据精馏塔中各塔板气、液相之间热量关系，确定出塔顶产品碳足迹和塔底产品碳足迹之间的关联关系；基于碳排放足迹平衡，由精馏过程碳排放量、塔顶产品和塔底产品产量、上述所述关联关系，计算塔顶产品和塔底产品碳足迹。算塔顶产品和塔底产品碳足迹。算塔顶产品和塔底产品碳足迹。

【技术实现步骤摘要】
一种评价精馏过程碳足迹中共生产品的分配方法


[0001]本专利技术属于精馏过程产品碳足迹评价中对共生产品进行碳排放分配的方法，涉及一种评价精馏过程碳足迹中共生产品的分配方法，特别适用于炼油、石化等行业，由于精馏过程投入一种原料、产出多个产品，采用本专利技术分配碳排放量更加准确、客观。

技术介绍

[0002]“碳足迹”的概念源自于“生态足迹”，是指某一产品(或服务)在其生命周期过程中产生的直接和间接温室气体排放总量，通常以CO2排放当量的形式表示。相较于企业组织的碳排放，碳足迹则是评价产品获取过程的生命周期碳排放。
[0003]石化行业作为保障国家能源安全和基础原材料供应的实体部门，其碳排放量大，开展石化行业产品碳足迹评价，不仅可以掌握行业各个生产环节的碳排放分布，同时可以获得产品的生命周期碳排放，为行业实现低碳转型提供重要指导。
[0004]石化产品的生产过程具有投入一种原料、产出多个产品的情形，开展石化产品碳足迹评价中，需要将产品生产过程的碳排放分配到各个产品当中，即共生产品的碳排放分配。精馏过程作为典型的化工单元操作可以将进料分离成纯度较高的塔顶产品和塔底产品，精馏过程的运行需要在塔底再沸器供入大量能量、塔顶冷凝器消耗循环水、空冷等能耗介质，上述耗能过程会存在碳排放、是产生碳排放的直接根源，因此精馏过程塔顶产品和塔底产品在生产过程消耗的能量数量决定了其各自的碳足迹，将该过程的碳排放分配到塔顶产品和塔底产品中的方法需要以产品生产过程的能量消耗为依据。目前应用于产品碳足迹评价的相关标准：《PAS 2050商品和服务在生命周期内的温室气体排放评价规范》和《ISO14067温室气体产品碳足迹量化要求及指南》中均没有涉及以能耗为依据分配精馏过程碳排放的方法。
[0005]基于此，本申请实施例提供了一种评价精馏过程碳足迹中的共生产品分配方法。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种评价精馏过程碳足迹中的共生产品分配方法，图2示出了精馏过程的典型流程。精馏过程由精馏塔、再沸器和冷凝器组成，进料从精馏塔中部加入，精馏塔内的液相由塔板逐层向下流动，从塔底流出后进入再沸器，通过加热使液体沸腾气化，气化后的气相返回塔内，形成沿塔板逐层上升的气相，上升气相与向下流动的液相接触，液相中的轻组分向气相传递，气相中的重组分向液相传递，由此使得向下流动的液相中的重组分含量逐渐提高，在塔底可以得到纯度很高的重组分产品。
[0007]塔内气相向上流动中与液相接触，轻组分不断向气相传递，由此使得上升气相中的轻组分含量逐渐提高。在塔顶，可以得到轻组分纯度很高的气相物料，该气相物料流出塔顶后进入冷凝器，经冷凝冷却后变为液相，部分作为塔顶产品采出，部分作为回流液相由塔顶返回精馏塔。
[0008]精馏过程的碳排放主要是塔底再沸器消耗热量(一般使用蒸汽、加热炉燃料气，有
时采用热媒介质)、塔顶空冷水冷耗电等导致，这些耗能过程可以按照能量值折算碳排放量，在对精馏过程进行碳足迹评价时，需要将能量折算的碳排放量分配到塔顶和塔底产品当中。
[0009]本申请提出一种评价精馏过程碳足迹中共生产品的分配方法，所述方法包括：
[0010]1、根据进料的碳足迹、塔底再沸器碳排放量、塔顶冷凝冷却过程碳排放量，确定所述精馏过程碳排放量。
[0011]对于再沸器碳排放量，可按照能源消耗量与对应能源的碳排放因子计算，如下式：
[0012]E
b
＝Q
R
·
E
[0013]式中：E
b
——塔底再沸器的碳排放量，kgCO2；
[0014]Q
R
——再沸器消耗能量，MJ；
[0015]E——再沸器消耗能量的碳排放因子，kgCO2/MJ；
[0016]2、根据精馏塔中各塔板气、液相之间热量关系，确定出所述塔顶产品和塔底产品碳足迹之间的关联关系；
[0017]3、基于碳排放足迹平衡，根据上述关联关系、碳排放量、塔顶产品和塔底产品产量，可计算所述塔顶产品和塔底产品碳足迹。
[0018]对精馏过程而言，碳排放足迹平衡满足：进料带入碳排放+过程碳排放＝塔顶产品碳足迹
×
塔顶产品量+塔底产品碳足迹
×
塔底产品量，即下式：
[0019]C
F
·
F+E
b
+E
t
＝D
·
C
D
+W
·
C
W
[0020]式中：C
F
——进料碳足迹，kgCO2/t；
[0021]F——进料量，t。
[0022]E
t
——塔顶冷凝冷却过程的碳排放量，kgCO2；
[0023]D——塔顶产品产量，t；
[0024]W——塔底产品产量，t；
[0025]C
D
——塔顶产品碳足迹，kgCO2/t；
[0026]C
W
——塔底产品碳足迹，kgCO2/t。
[0027]上述根据精馏塔各塔板气、液相之间的热量关系，确定塔顶产品和塔底产品碳足迹之间的关联关系，包括：
[0028]1、基于精馏塔底液相即为塔底产品，将所述塔底产品碳足迹C
W kgCO2/t，作为精馏塔底液相L
N
的碳足迹kgCO2/t。
[0029]2、根据精馏塔底液相的碳足迹、再沸器碳排放量、再沸器气化的气相量，确定塔底上升气相的碳足迹。
[0030]由于塔底再沸器消耗能源产生碳排放，因此塔底液相经再沸器加热汽化产生的气相V
N+1
，其碳足迹相比塔底液相有所增加，可由能量平衡计算塔底上升气相的碳足迹，如下式：
[0031][0032]式中：——再沸器(第N+1块塔板)气相碳足迹，kgCO2/t；
[0033]——精馏塔底产品(塔底液相)碳足迹，kgCO2/t；
[0034]V
N+1
——精馏塔再沸器(相当于N+1板)气化的气相量，即塔底气相负荷，t；
[0035]塔底再沸器汽化的气相量V
N+1
可以由塔底物料的汽化热和再沸器热量计算。
[0036]3、根据精馏塔提馏段各塔板气相间的热量关系和塔底上升气相的碳足迹，计算进料板下层塔板气相碳足迹。
[0037]当精馏过程分离组分的汽化热相差较小，且忽略不同塔板上温度不同而造成的显热时，每层塔板上液相的气化量与气相的液化量相等。在精馏塔没有进料和出料情况下，进入每块塔板的气相摩尔流率(气相负荷)与离开该塔板的气相负荷相等；进入每块塔板的液体摩尔流率(液相负荷)与离开该塔板的液相负荷相等。因此，对精馏塔内的各塔板，逐板向下流动的液相负荷和逐板向上流动的气相负荷均为常数，即符合恒摩尔流规律。
[0038]当精馏塔存在进料时，进料以下为提馏段，进料以上为精馏段，精馏段和提馏段的气、液相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评价精馏过程碳足迹中共生产品的分配方法，其特征在于：根据进料碳足迹、塔底再沸器碳排放量、塔顶冷凝冷却过程碳排放量，确定出精馏过程碳排放量；根据精馏塔各塔板气、液相之间热量关系，确定所述塔顶产品和塔底产品碳足迹之间的关联关系；基于碳排放足迹平衡，根据所述关联关系、精馏过程碳排放量、塔顶产品和塔底产品产量，计算塔顶产品和塔底产品碳足迹。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述塔顶产品和塔底产品碳足迹之间的关联关系，包括：基于所述塔底产品碳足迹、再沸器碳排放量、塔底气相量，确定塔底气相的碳足迹；根据精馏塔各塔板气相之间的热量关系和进料气相碳足迹，确定塔顶气相碳足迹；根据塔顶气相碳足迹和塔顶冷凝冷却过程碳排放量，确定塔顶产品碳足迹，即塔底产品与塔顶产品碳足迹之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：田涛，孙志斌，谢艳丽，姜睿，蔡玉田，朱明璋，张楚珂，
申请(专利权)人：中石化节能技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：