本发明涉及碳足迹评价技术领域，尤其是涉及一种常减压蒸馏装置碳足迹评价中共生产品分配方法。
背景技术：
随着人们对温室气体排放管理越来越重视，越来越多的组织机构和部门开始采用“碳足迹(carbonfootprint)”来衡量产品、服务、组织、城市及地区的温室气体排放量，为减排方案的制订提供决策依据。产品碳足迹是按照产品生命周期范围，核算其温室气体排放，是单一产品从其原料获取、生产、使用以及废弃的整个生命周期导致的温室气体排放量。作为对某一产品或活动在生命周期内直接及间接引起的温室气体排放量的度量，碳足迹通常以二氧化碳质量当量(co2e)为评价单位。
进行产品碳足迹评价，需要将产品生产各个环节排放的co2按照产品生产过程分配计算到产品当中，尤其当一个过程生产多种产品的共生过程，其分配的方法依据过程不同而出现较大差异。
石油石化行业是能源生产消耗大户，同时也是温室气体排放的重要来源，按照生命周期方法评价石油石化行业的产品碳足迹，不仅可以掌握石油石化行业各个生产环节的碳排放规律，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。
常减压蒸馏装置作为石油石化加工过程的第一道工序，通常是将原油分离为汽油、柴油、煤油、减压蜡油等馏分，图1中，原油经过预处理后进入一系列换热器，与温度较高的蒸馏产品及回流油换热，之后进入初馏塔(或初馏塔)，闪蒸出(或馏出)部分轻组份，塔底拔头原油继续换热后进入加热炉被加热至一定温度，再进入常压塔。在常压塔内原油被分割，从塔顶出石脑油，侧线出煤油、柴油等馏份，塔底产品为常压重油，沸点一般高于350℃。为了防止常底油物料结焦，须将常压重油在减压(真空)条件下进行蒸馏，减压塔就是进一步从常压重油中馏出重质油料的蒸馏设备。
常减压装置的co2排放主要包括常压加热炉、减压加热炉燃料燃烧排放，进行碳足迹评价需要将上述排放源的co2排放量分配的各个侧线产品，即共生产品当中。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种常减压蒸馏装置碳足迹评价中共生产品分配方法。
第一方面，实施例提供一种基于常减压蒸馏装置碳足迹评价中共生产品分配方法，所述常减压蒸馏装置包括常压加热炉、常压塔，所述方法包括：根据加热炉燃料消耗量计算co2排放量；根据加热炉进口、出口各馏分焓值计算各馏分由加热炉吸收的热量；按所述各馏分由加热炉吸收的热量的占比，将所述co2排放量分配给各个馏分。
在可选的实施方式中，所述方法还包括：按照原油在常压塔气化段的条件计算进料在气化段携带热量。
在可选的实施方式中，还包括：基于原油在加热炉出口经过转油线的散热损失，计算加热炉出口条件下物料携带总热量，并结合各馏分在加热炉出口条件下的焓值，计算各馏分的相态及热量。
在可选的实施方式中，还包括：根据加热炉燃料消耗量、加热炉效率、燃料热值计算加热炉热负荷；根据所述加热炉热负荷和加热炉出口物料携带总热量计算加热炉入口物料携带总热量；根据加热炉入口条件计算各馏分焓值；根据物料总热量和各馏分焓值计算各馏分相态及热量。
在可选的实施方式中，对常减压装置的换热终温在280～300℃，常压塔加热炉出口温度350～360℃，常压塔气化段温度350～358℃。
在可选的实施方式中，常底油进减压炉温度在300～350℃，减压炉出口温度在380～412℃，减压塔气化段温度390～396℃，压力在7kpa～15kpa；
在可选的实施方式中，常减压装置采用三段蒸馏，即初馏塔-常压塔-减压塔，或四段蒸馏工艺，即初馏塔-常压塔-一级减压塔-二级减压塔。
第二方面，提供了一种常减压蒸馏装置碳足迹评价方法。该方法可以根据如第一方面中所述的任意一种方法确定co2排放量在共生产品中的分配；根据该co2排放量在共生产品中的分配进行碳足迹评价。
本发明提出一种常减压蒸馏装置碳足迹评价中共生产品分配方法，按照能源转化为能量过程排放的co2及能量在推动过程进行中的演化方式对共生产品的co2排放进行分配，使得对于碳足迹的评价更精确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一个常减压蒸馏装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一个常减压蒸馏装置结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种常减压蒸馏装置碳足迹评价中共生产品分配方法流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一个示例；
图5为本申请实施例提供的另一个示例；
图6为本申请实施例提供的一个示例；
图7为本申请实施例提供的另一个示例；
图8为本申请实施例提供的一个示例；
图9为本申请实施例提供的另一个示例；
图10为本申请实施例提供的一个示例；
图11为本申请实施例提供的另一个示例；
图12为本申请实施例提供的一个示例；
图13为本申请实施例提供的另一个示例；
图14为本申请实施例提供的一个示例；
图15为本申请实施例提供的另一个示例；
图16为本申请实施例提供的一个示例；
图17为本申请实施例提供的另一个示例；
图18为本申请实施例提供的一种常减压蒸馏装置碳足迹评价中共生产品分配装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在进行产品碳足迹评价中，需要将产品生产各个环节排放的co2按照产品生产过程分配计算到产品当中，尤其当一个过程生产多种产品的共生过程，其分配的方法依据过程不同而出现较大差异。常压炉燃烧排放co2过程是燃料燃烧释放热量将原油加热以进行分离的过程，因此co2排放需要按照各馏分产品吸收的热量进行分配。通常如图2所示，常减压装置原油经换热网络加热后进入加热炉，在加热炉加热至360℃左右进常压塔，在常压塔的气化段，原油中的常顶油、常一线、常二线、常三线和过气化油等馏分经闪蒸，形成气相沿塔上升，经过中段循环冷凝后，部分气相冷凝为液相，并抽出作为侧线产品。原油从常压炉吸收热量为换热终温至加热炉出口温度之间的热量，但在加热炉加热过程中会有部分馏分产品汽化，根据能量核算方法计算加热炉进、出口条件下各馏分状态，并由各馏分吸收热量占比分配co2排放量。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图3为本申请实施例提供的一种常减压蒸馏装置碳足迹评价中共生产品分配方法流程示意图。该常减压蒸馏装置可以如图1所示。如图3所示该方法包括：
s310，根据加热炉燃料消耗量计算co2排放量。
s320，根据加热炉进口、出口各馏分焓值计算各馏分由加热炉吸收的热量。
s330，按各馏分由加热炉吸收的热量的占比，将co2排放量分配给各个馏分。
本发明实施例按照能源转化为能量过程排放的co2及能量在推动过程进行中的演化方式对共生产品的co2排放进行分配，使得对于碳足迹的评价更精确。
在一些实施例中，该方法还包括：按照原油在常压塔气化段的操作条件计算进料在气化段携带热量。基于进料在气化段携带热量，可以计算co2排放量以及各馏分由加热炉吸收的热量。
在一些实施例中，还包括：基于原油在加热炉出口经过转油线的散热损失，计算加热炉出口条件下物料携带总热量，并结合各馏分在加热炉出口条件下的焓值，计算各馏分的相态及热量。
在一些实施例中，还包括：根据加热炉燃料消耗量、加热炉效率、燃料热值计算加热炉热负荷；根据所述加热炉热负荷和加热炉出口物料携带总热量计算加热炉入口物料携带总热量；根据加热炉入口条件计算各馏分焓值；根据物料总热量和各馏分焓值计算各馏分相态及热量。
在一些实施例中，对常减压装置的换热终温在280～300℃，常压塔加热炉出口温度350～360℃，常压塔气化段温度350～358℃；
在一些实施例中，常压塔底油(以下简称“常底油”)进减压炉温度在300～350℃，减压炉出口温度在380～412℃，减压塔气化段温度390～396℃，压力在7kpa～15kpa；
在一些实施例中，常减压装置采用三段蒸馏，即初馏塔-常压塔-减压塔；或四段蒸馏工艺，即初馏塔-常压塔-一级减压塔-二级减压塔。
另外，本发明实施例还提供了一种常减压蒸馏装置碳足迹评价方法。包括：根据前述实施例所述的任意一种常减压蒸馏装置碳足迹评价中共生产品分配方法，确定co2排放量在共生产品中的分配；然后，根据确定的co2排放量在共生产品中的分配进行碳足迹评价。
下面结合具体示例，对本申请实施例进行进一步地介绍。
作为一个示例，某250×104t/a常减压蒸馏装置的常压塔，其物料平衡和各馏分油的物性数据如图4中的表1和图5中的表2所示。其常压炉的燃料消耗量2037nm3/hr，燃料气热值9500kcal/nm3，排放co2量为4687kgco2/hr，加热炉效率92％，则加热炉热负荷为1781万kcal/hr，原油换热终温为289℃，加热炉出口温度360℃。
由于加热炉加热原料馏分时部分馏分会汽化，因此需要计算加热炉进出口条件下的气化率，进而得到各馏分在加热炉内吸收热量。相关物料焓值采用pro/ii流程模拟软件计算。
对于计算原料油携带热量。
原料油携带热量即加热炉出口条件下物料携带热量，由于加热炉中物料的气化率数据一般是未知的，因此可以由气化段的原料携带热量近似[1]，两者的差值为转油线的散热损失。
假定常压塔原油的过气化率为2％，则可由物料平衡数据，计算原料在气化段的气化率＝3.51％ 6.67％ 6.91％ 9.64％ 2％＝28.73％；由气化段压力和温度可以计算气化段物料的焓值及携带热量，如图6中的表3所示。
在图6的表3中275.4×106kj/hr即为气化段原料携带热量，该热量不仅仅由加热炉提供，原油换热网络回收利用的热量也包含在其中。
对于加热炉出口气化率计算：由常压塔各侧线馏分的恩氏蒸馏曲线及加热炉进口条件(p＝0.21mpa，t＝289℃)可知，加热炉进料处于气液两相状态，进料在加热炉内加热过程也会存在部分馏分汽化。由于各馏分在加热炉内存在相变过程，通常相变热相对较大，因此计算各馏分在加热炉内吸收热量需要结合各馏分的相态具体分析。
加热炉出口条件下的气化率可以由加热炉出口热量与气化段热量的平衡得出，一般取转油线散热损失1％，即加热炉出口物料携带热量为275.4×1.01＝278.15×106kj/hr，气化段过气化油在常压炉出口条件可认为是常三线物料，气化率的计算如图7中的表4所示。由12.8 23.1 23.4 1.05x 1.05x 188.8＝278.15可知，x＝20.5t，即常三线在加热炉出口条件下有20.5t/hr的气化量，常三线气相热量为21.5×106kj/hr，液相热量为8.4×106kj/hr。
对于加热炉入口气化率计算：由加热炉释放热量74.8×106kj/hr，可知加热炉进口条件下物料携带热量为(278.15-74.8)×106kj/hr＝203.35×106kj/hr。由加热炉进口条件可以计算物料气化率，如图8中的表5所示。
图8中的表5可知，10.7 0.908.5x 0.689×(21.04-x) 14.6 19.5 142.2＝203.3，得到x＝8，即加热炉入口条件下常一线气化量为8t/hr，常一线气相热量为7.3×106kj/hr，液相热量为9.0×106kj/hr。
对比图7中的表4和图8中的表5可以计算加热炉进、出口各物流吸收热量，如图9中的表6所示。
由图9中的表6可知，由于进出加热炉的相态变化不同，因此各馏分的吸热强度不同，常二线、常三线由于由液相变为气相，其吸热强度最高，常底油和常顶油相态未发生变化因此吸热强度较小。
对于加热炉co2分配：由加热炉co2排放总量4687kgco2/hr及各馏分吸收热量占比，可以计算不同产品分配的co2排放量及碳足迹排放，结果如图10中的表7所示。由图10中的表7可以看出，物料在加热炉内进出口的温度条件是相同的，但由于常一线、常二线等物料在加热炉内部气化，其吸收热量较高，因此分配的碳足迹较高，这也反映了常压炉主要用于提供常压塔分离侧线产品所需能量的作用。
在另一个示例中，某800×104t/a常减压蒸馏装置的减压塔，其物料平衡和各馏分油的物性数据如图11中的表8和如图12中的表9所示。其减压炉的燃料消耗量3387nm3/hr，燃料气热值9500kcal/nm3，排放co2量为8468kgco2/hr，加热炉效率92％，则加热炉热负荷为124.33×106kj/hr，常压塔底油进入减压炉的温度为335℃，减压加热炉出口温度412℃，减压塔气化段温度396℃。
对于计算原料油携带热量：原料油携带热量即加热炉出口条件下物料携带热量，由于加热炉中物料的气化率数据未知，因此可以由气化段的原料携带热量近似，两者的差值为转油线的散热损失。假定减压塔原油的过气化率为2％，则可由物料平衡数据，计算原料在气化段的气化率＝2.58％ 51.96％ 9.57％ 2％＝66.1％；由气化段压力和温度可以计算气化段物料的焓值及携带热量，如图13中的表10所示。图13中的表10中448.93×106kj/hr即为气化段原料携带热量。
对于加热炉出口气化率计算：加热炉出口条件下各馏分相态可以由加热炉出口热量与气化段热量的平衡得出，一般取转油线散热损失1％，即加热炉出口物料携带热量为448.93×1.01＝453.42×106kj/hr，气化段过气化油在减压炉出口条件可认为是减三线物料，气化率的计算如图14中的表11所示。由12.93 231.11 1.185x 0.986×(220.3-x) 39.66 144.80＝453.42，可知x＝195.04t，即减二线在加热炉出口条件下有195.04t/hr的气化量，减二线气相热量为231.11×106kj/hr，液相热量为24.89×106kj/hr。
对于加热炉入口气化率计算：由加热炉释放热量124.33×106kj/hr，可知加热炉进口条件下物料携带热量为(453.42-124.33)×106kj/hr＝329.49×106kj/hr。由加热炉进口条件的热量可以计算物料气化率，如图15中的表12所示。
由图15中的表12可知，10.7 0.979x 0.756×(220.29-x) 30.17 109.83＝329.49，得到x＝54.9，即加热炉入口条件下减二线气化量为54.9t/hr，减二线气相热量为53.75×106kj/hr，液相热量为125.06×106kj/hr。
对比图13中的表10和图14中的表11可以计算加热炉进、出口各物流吸收热量，如图16中的表12所示。
由图16中的表12可知，由于各馏分进、出加热炉的相态变化不同，其吸热强度不同，减二线存在液相变为气相，其吸热强度最高，减一线和减三线相态未发生变化因此吸热强度较小。
对于加热炉co2分配：由加热炉co2排放总量8468kgco2/hr及各馏分吸收热量占比，可以计算不同产品分配的co2排放量及碳足迹排放，结果如图17中的表13所示。
由图17中的表13可以看出，物料在加热炉进、出口的温度条件是相同的，但由于减二线在加热炉内部气化，其吸收热量较高，因此分配的碳足迹较高，这也反映了减压炉主要用于提供减压塔分离侧线产品所需能量的作用。
图18为本申请实施例提供的一种基于常减压蒸馏装置的碳足迹评价装置。该常减压蒸馏装置可以包括加热炉，该装置包括：
第一计算模块1801，用于根据加热炉燃料消耗量计算co2排放量；
第二计算模块1802，用于根据加热炉进口、出口各馏分焓值计算各馏分由加热炉吸收的热量；
评价模块1803，用于按所述各馏分由加热炉吸收的热量的占比，将所述co2排放量分配给各个馏分。
在一些实施例中，所述装置还包括：
第三计算模块，用于按照原油在常压塔气化段的气化段条件计算进料在气化段携带热量。
在一些实施例中，还包括：
第四计算模块，用于基于原油出加热炉出口经过转油线的散热损失，计算加热炉出口条件下物料携带总热量，并结合各馏分在加热炉出口条件下的焓值，计算各馏分的相态及热量。
在于一些实施例中，还包括：第五计算模块，用于：
根据加热炉燃料消耗量、加热炉效率、燃料热值计算加热炉热负荷；
根据所述加热炉热负荷和加热炉出口物料携带总热量计算加热炉入口物料携带总热量；
根据加热炉入口条件计算各馏分焓值；
根据物料总热量和各馏分焓值计算各馏分相态及热量。
在一些实施例中，对常减压装置的换热终温在280～300℃，常压塔加热炉出口温度350～360℃，常压塔气化段温度350～358℃；
在一些实施例中，常底油进减压炉温度在300～350℃，减压炉出口温度在380～412℃，减压塔气化段温度390～396℃，压力在7kpa～15kpa；
在一些实施例中，常减压装置采用三段蒸馏或四段蒸馏工艺。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
1.一种常减压蒸馏装置碳足迹评价中共生产品分配方法，其特征在于，所述方法包括：
根据加热炉燃料消耗量计算co2排放量；
根据加热炉进口、出口各馏分焓值计算各馏分由加热炉吸收的热量；
按所述各馏分由加热炉吸收的热量的占比，将所述co2排放量分配给各个馏分。
2.根据权利要求1所述的共生产品分配方法，其特征在于，所述方法还包括：
按照原油在常压塔气化段的操作条件计算进料在气化段携带热量。
3.根据权利要求2所述的共生产品分配方法，其特征在于，还包括：
基于原油在加热炉出口经过转油线的散热损失，计算加热炉出口条件下物料携带总热量，并结合各馏分在加热炉出口条件下的焓值，计算各馏分的相态及热量。
4.根据权利要求3所述的共生产品分配方法，其特征在于，还包括：
根据加热炉燃料消耗量、加热炉效率、燃料热值计算加热炉热负荷；
根据所述加热炉热负荷和加热炉出口物料携带总热量计算加热炉入口物料携带总热量；
根据加热炉入口条件计算各馏分焓值；
根据物料总热量和各馏分焓值计算各馏分相态及热量。
5.根据权利要求1所述的共生产品分配方法，其特征在于，对常减压装置的换热终温在280～300℃，常压塔加热炉出口温度350～360℃，常压塔气化段温度350～358℃。
6.根据权利要求1所述的共生产品分配方法，其特征在于，常压塔底油进减压炉温度在300～350℃，减压炉出口温度在380～412℃，减压塔气化段温度390～396℃，压力在7kpa～15kpa。
7.根据权利要求1所述的共生产品分配方法，其特征在于，该方法适用于常减压装置采用三段蒸馏或四段蒸馏工艺。
8.一种常减压蒸馏装置碳足迹评价方法，其特征在于，包括：根据如权利要求1-7任意一项所述的方法确定co2排放量在共生产品中的分配；根据所述co2排放量在共生产品中的分配进行碳足迹评价。
技术总结