炭黑工艺的排放量

石油化工行业使用化石燃料(例如,天然气)或石油精炼产品(如石脑油)作为原料。本节为估计甲醇、乙烯和丙烯2、二氯乙烯、环氧乙烷和丙烯腈生产过程中的排放提供指导。由于这些石化产品的全球产量和相关的温室气体排放量相对较大，因此将详细讨论这些石化产品。然而，所包括的化学品并不打算代表整个石化加工工业。还有一些其他的石化工艺也会产生少量的温室气体，但没有提供具体的指导(例如苯乙烯生产)。

本节还提供指导炭黑的生产．炭黑不被认为是石化产品;然而,炭黑生产工艺使用石化原料。炭黑生产的排放量比石油化工过程的排放量小，但对某些国家来说可能很重要。雷竞技手机版app

甲醇、乙烯和丙烯、二氯乙烯、环氧乙烷、丙烯腈和炭黑产品生产链的原料示例包括在第3.9节的附件中。

分配及报告

在石油化工行业和炭黑工业在美国，主要的化石燃料(天然气、石油、煤)用于生产石油化工产品和炭黑的非燃料用途。这些初级化石燃料的使用可能涉及部分碳氢化合物的燃烧以升温和生产二次燃料(例如废气)。

从原料中获得的燃料的燃烧排放应分配到IPPU部门的源类别中。但是，如果燃料没有在源类别内使用，而是从该过程转移到其他地方进行燃烧(例如，用于区域供热)，则应在适当的能源部门源类别中报告排放。这些行业被包括在源类别化学工业(2B1 - 2B10)中，见本卷第一章图1.1工业过程和产品使用源类别。本卷第1章和第5章进一步讨论了燃料的非能源使用。

请注意，国家能源统计数据可能包括用于能源生产的化石燃料(包括天然气、石油和煤)和二次燃料(如工业过程排放的气体)的总燃烧量。调查石油化工行业使用的燃料是否包括在国家能源统计中是很重要的。如果是这种情况，应从计算的能源部门排放量中减去石化过程的排放量，以避免重复计算。这对乙烯和甲醇尤其重要，因为国家能源统计中可能会报告主要燃料(如天然气、乙烷、丙烷)的原料消耗。

如果在工厂安装和使用二氧化碳(CO2)捕获技术，最好的做法是在更高级别的排放计算中扣除捕获的二氧化碳。默认的假设是没有二氧化碳捕获和储存(CCS)发生。任何考虑到二氧化碳捕获的方法都应考虑到过程中捕获的二氧化碳排放可能与燃烧和过程相关。在燃烧和过程排放分别报告的情况下，清单编纂者应确保不重复计算相同数量的二氧化碳。在这种情况下，最好在相应的能源燃烧和IPPU源类别中报告捕获的二氧化碳总量，并按这些源类别中产生的二氧化碳量的比例进行报告。有关二氧化碳捕集和储存的更多信息，请参阅第3卷第1.2.2节，有关捕集和储存的更多详细信息，请参阅第2卷第2.3.4节。

石化过程可以利用在其他地方捕获的二氧化碳作为原料，也可以从石化过程中捕获二氧化碳。这可能会产生潜在的重复计算问题。例如，一些甲醇厂可能利用从其他工业过程中捕获的副产物CO2作为甲醇生产的原料。为避免重复计算，捕获的二氧化碳不应报告为捕获二氧化碳过程的二氧化碳排放量。

注意，丙烯没有单独的库存方法。丙烯被认为是乙烯生产的副产品。

甲醇

世界上几乎所有的甲醇都是用天然气的蒸汽重整制得的。蒸汽重整和变换反应产生由二氧化碳、一氧化碳(CO)和氢(H2)组成的“合成气”。天然气制甲醇过程从合成气中产生甲醇和副产物CO2、CO和H2。从天然气或其他原料中生产甲醇有几种可供选择的工艺。其中包括常规改造、组合改造和常规改造部分氧化的过程。一个从原料到产品过程的例子甲醇流程图生产在第3.9节(附件3.9 a)的附件中规定。过程描述用于甲醇生产的标准包括在下面的方格3.8中。

盒3.8

甲醇工艺描述常规重整工艺

甲醇生产的常规重整工艺包括蒸汽重整(可以包括单个重整装置，也可以包括一级重整装置和二级重整装置)和甲醇合成。常规重整过程的总体方程为:

蒸汽转化	转移反应	甲醇生产
Ch4 + h2o ^ co + 3h2	CO + H2O ^ CO2 + h2	Co + 2h2 ^ ch3oh
CnHm + nH2O ^ nCO + (m/2 + n) H2		Co2 + 3h2 ^ ch3oh + h2o

改革/转移反应	甲醇生产
2ch4 + 3h2o ^ co + co2 + 7h2	Co + co2 + 7h2 ^ 2 ch3oh + 2h2 + h2o

从该工艺和甲醇工艺吹扫气体中含有甲烷(CH4)和非甲烷挥发性有机化合物(NMVOC)的剩余氢被回收和燃烧，用于能量回收，通常在甲醇生产工艺中，为该工艺生产工艺蒸汽和/或电力。常规重整工艺可以利用从其他工业工艺中捕获的二氧化碳作为甲醇生产工艺的补充原料。

联合改造过程

联合重整工艺结合了传统的蒸汽重整工艺和催化部分氧化工艺。部分氧化化学方程为:

甲醇蒸汽重整反应	原料氧化反应
Ch4 + / o2 ^ co + 2h2 ^ ch3oh	Ch4 + o2 ^ co2 + 2h2

与常规重整工艺相比，联合重整工艺生产的合成气含有更平衡的氢气、一氧化碳(CO)和二氧化碳的比例，并且不产生用于能量回收的氢气流。联合重整过程产生含有CH4的吹扫气体，在甲醇过程中燃烧用于能量回收。

其他生产工艺

然而，甲醇也可以从石油、煤或石化原料的部分氧化中产生，或通过煤的气化生成合成气;这些原料和工艺目前只占全球甲醇生产的一小部分。

乙烯

世界上几乎所有的乙烯都是通过石化原料的蒸汽裂解生产的。乙烯可以由石化工厂的石化原料的蒸汽裂解生产，也可以由炼油厂的裂解和其他工艺生产。用于乙烯生产的蒸汽裂解也会产生二次产物，包括丙烯和丁二烯。下面的方框3.9提供了用于乙烯生产的蒸汽裂解工艺的工艺描述。

盒3.9

乙烯工艺描述

蒸汽裂化

乙烯生产的基本化学方程如下:

乙烷脱氢制乙烯C2Hg ^ C2H4 + H2

用于乙烯生产的蒸汽裂解原料的类型和混合因地区而异，包括乙烷、丙烷、丁烷、石脑油、气油和其他石化原料。在美国，大部分乙烯是由乙烷蒸汽裂解生产的，而在欧洲、韩国和日本，大部分乙烯是由石脑油蒸汽裂解生产的。

石化原料的蒸汽裂解生产乙烯还生产其他高价值(可销售的)石化产品，包括丙烯、丁二烯和芳香族化合物。世界上大多数丙烯是作为乙烯生产的副产品生产的，从蒸汽裂解或从液体中回收催化裂化炼油厂的单位。以石脑油为原料的蒸汽裂解装置是丙烯的最大来源。还有其他用于生产丙烯的工艺技术，包括丙烷的催化脱氢。请注意，本节中的排放估算方法仅适用于蒸汽裂解装置中乙烯和丙烯的生产，不适用于用于生产乙烯或丙烯的其他工艺技术。蒸汽裂解过程还会产生副产物氢、甲烷和C4+碳氢化合物，这些化合物通常在该过程中被燃烧用于能量回收。

(Houdek, 2005:图1,Page 3, Page 4)

二氯乙烯和氯乙烯单体

在世界范围内，几乎所有的二氯化乙烯(1,2二氯乙烷)都是通过乙烯的直接氯化或氧氯化，或通过这两种工艺的组合(称为“平衡工艺”)生产的。第3.9节(附件3.9 a)附录中提供了二氯化乙烯生产的原料-产品工艺流程图示例。二氯化乙烯和氯乙烯单体生产的工艺描述见下文框3.10。注意，化合物“二氯乙烯”也被称为1,2-二氯乙烷。化合物“二氯乙烯”，也被称为1,2 -二氯乙烯，是一种不同的化合物。

盒3.10

二氯乙烯和氯乙烯单体工艺描述直接氯化法和氧氯化法

直接氯化法是乙烯与氯的气相反应，生成二氯乙烯。氧氯化反应是指乙烯与盐酸、氧气发生气相反应，生成二氯化乙烯和水。然后将二氯乙烯进行裂解，生成氯乙烯单体和盐酸。氧氯化过程产生一个过程，气体中含有乙烯原料直接氧化产生的副产物CO2。

直接氯化反应和氧氯化反应的基本化学方程如下:

直接氯化	氧氯化反应	二氯乙烯>氯乙烯
C2H4 + Cl2 ^ C2H4Q2	C2H4 + / O2 + 2hcl	2 C2H4Cl2 ^ 2 CH2CHCl + 2 HCl
	^ C2H4Cl2 + H2O
	[c2h4 + 3 o2 ^ 2 co2 + 2 h2o]

框3.10(续)二氯化乙烯和氯乙烯单体工艺说明

平衡的过程

直接氯化工艺生产二氯化乙烯和二氯化乙烯裂解工艺生产氯乙烯单体相结合，产生了过剩的氯化氢。氧氯化过程为氯化氢提供了一个吸收槽。因此，二氯化乙烯/氯乙烯单体生产设施可以运行“平衡工艺”，其中直接氯化工艺和氧氯化工艺相结合。“平衡工艺”还产生含有乙烯原料直接氧化产生的副产物CO2的工艺排气。

由乙烯生产氯乙烯单体的“平衡工艺”的基本化学方程如下:

二氯乙烯-氯乙烯单体反应	原料氧化反应
2 C2H4 + Cl2 + / O2 ^ 2 CH2CHCl + H2O	[c2h4 + 3 o2 ^ 2 co2 + 2 h2o]

二氯乙烯生产的直接氯化法和氧氯化法在乙烯原料的利用上不是百分之百的效率。大约3%的乙烯原料不转化为二氯化乙烯，而是转化为二氧化碳(在氧氯化过程中通过直接氧化)或其他氯代烃(在氧氯化过程中或直接氯化过程中)。含有其他氯代烃的工艺废气一般在排放到大气之前经过处理。氯代烃在热压炉中转化为二氧化碳焚烧过程或者催化焚烧过程。大多数二氯乙烯/氯乙烯单体工厂从焚烧炉废气中回收能源，并对废气进行处理。

环氧乙烷

环氧乙烷(C2H4O)是由乙烯与氧气在催化剂上反应而制成的。乙烯原料直接氧化产生的副产物CO2使用回收的碳酸盐溶液从工艺排气流中去除，回收的CO2可以排放到大气中或回收用于进一步利用(例如，食品生产)。氧气可以通过空气或从空气中分离出来的纯氧供应到该工艺中。环氧乙烷生产的原料到产品工艺流程图示例见第3.9节的附件(附件3.9 a)。环氧乙烷生产的工艺描述见下文第3.11栏。

盒3.11

环氧乙烷工艺描述

由乙烯生产环氧乙烷和生产单甘醇的基本化学方程如下:

环氧乙烷反应C2H4 + / O2 ^ C2H4O

原料氧化反应C2H4 + 3o2 ^ 2co2 + 2h2o

单乙二醇生产C2H4O + H2O ^ HO- C2H4 - OH

环氧乙烷反应和副产物反应的比率以每生产一吨环氧乙烷消耗的乙烯吨数来决定环氧乙烷工艺的选择性。环氧乙烷反应和副产物CO2反应的结合是放热的，并产生热量，这些热量被回收以产生蒸汽。环氧乙烷工艺还产生其他液体和废气副产物(例如，乙烷)，可以在工艺中燃烧以回收能量。从该过程中产生的二氧化碳和其他副产物的量以及从该过程中产生的蒸汽的量取决于该过程的选择性。

环氧乙烷被用作制造乙二醇、乙二醇醚、醇和胺的原料。世界范围内生产的环氧乙烷约有70%用于生产乙二醇，包括单乙二醇。

ACRYLONTRILE

在世界范围内，超过90%的丙烯腈(氰化乙烯)是通过丙烯与氨(NH3)和氧气在催化剂上直接氨氧化的方式制成的。这个过程在标准之后被称为SOHIO过程石油公司俄亥俄州(SOHIO)。丙烯腈也可以通过丙烷氨氧化或直接由丙烷与过氧化氢反应生产。最近，英国石油公司(BP)和其他制造商已经将丙烷-过氧化氢直接工艺商业化。(DOE, 2000年)然而，从丙烷原料生产丙烯腈的工艺数据并不容易获得。因此，没有为这一过程提供排放估计方法。从丙烯生产丙烯腈的原料到产品工艺流程图示例见第3.9节的附件(附件3.9 a)。丙烯腈生产的工艺描述见下文框3.12。

盒3.12

丙烯腈工艺描述

SOHIO公司流程

SOHIO工艺涉及化学级丙烯、氨和氧气在催化剂上的流化床反应。催化剂是重金属氧化物(包括铋和钼)的混合物。该工艺生产丙烯腈作为主要产品，乙腈(甲基氰化物)和氰化氢(HCN)作为次要产品。初级产品丙烯腈的工艺收率部分取决于所用催化剂的类型和工艺配置。氨氧化过程还从丙烯原料的直接氧化中产生副产物CO2、CO和水，并从氨氧化过程中的副反应中产生其他碳氢化合物。

乙腈和氰化氢通过吸收从丙烯腈中分离出来，氰化氢可用于现场制造其他产品或作为产品出售。未使用或未出售的氰化氢可燃烧用于能量回收或燃烧。乙腈也可以回收作为产品出售，但更多情况下，乙腈被燃烧用于能量回收或燃烧。从主吸收塔出口排出的含有CO2、CO、氮气、水、未反应的丙烯和其他碳氢化合物的气体，可以在热氧化或催化氧化装置中燃烧或处理，有或没有能量回收。

来自乙腈-氰化氢-丙烯腈吸收分离工艺的重底液也可以燃烧用于能量回收或回收。丙烯腈和其他非甲烷碳氢化合物也从各种工艺通风口(包括储罐)释放出来。这些杂工艺通风口可以燃烧或捕获和燃烧能量回收。

氨氧化法生产丙烯腈的基本化学方程如下:

丙烯腈反应CH2=CHCH3 + 1.5 O2 + NH3 ^ ch2 = chcn + 3h2o	氰化氢反应 Ch2 = chch3 + 3o2 + 3nh3 ^ 3hcn + 6h2o
乙腈反应CH2=CHCH3 + 1.5 O2 + 1.5 NH3 ^ 1.5 ch3cn + 3h2o	原料氧化 C3h6 + 4.5 o2 ^ 3 co2 + 3h2o C3h6 + 3o2 ^ 3 co + 3h2o

丙烯氨氧化制丙烯腈在丙烯原料的利用中不是百分之百有效的。大约70%的丙烯原料被转化为丙烯腈。大约85%的丙烯原料被转化为初级产品丙烯腈或二级产品乙腈或氰化氢。丙烯原料的剩余部分要么在氨氧化过程中通过原料的直接氧化直接转化为CO2，要么在氨氧化过程中通过副反应转化为其他碳氢化合物。

炭黑

全世界几乎所有的炭黑都是用“炉黑”工艺从石油基或煤基原料中生产出来的。炭黑生产的工艺描述见下文框3.13。

炉黑过程是局部燃烧过程中的一部分炭黑原料燃烧为过程提供能量。炭黑也可以使用其他石油原料或煤基原料的部分氧化工艺生产，包括“通道黑”工艺和“灯黑”工艺，或者可以直接通过天然气或芳香油的部分氧化生产(“通道黑工艺”)。炭黑也可以由热裂解含有乙炔的原料('乙炔黑工艺')或其他碳氢化合物的热裂解('热黑工艺')。全球大约95%的炭黑生产是通过炉黑工艺进行的;剩下的5%是通过其他工艺生产的。

全球生产的大约90%的炭黑用于轮胎和橡胶工业(称为“橡胶黑”)，其余的用于颜料应用(例如，墨水)和其他应用(例如，碳干电池)。炭黑可以用炉黑法、热黑法、乙炔法生产炭黑法、通道黑工艺和灯黑工艺。这些过程将在下面框3.13中进一步描述。使用炉黑工艺生产炭黑的原料到产品工艺流程图示例见第3.9节的附件(附件3.9 a)。

盒3.13

炭黑生产工艺说明

炉黑法

炉黑工艺从“炭黑原料”(也称为“炭黑原料”)中生产炭黑。炭黑油’)，这是一种重质芳香油，可作为石油精炼过程或冶金过程的副产物(煤)可口可乐生产过程。无论是石油衍生的原料还是煤衍生的原料，炭黑原料，即“初级原料”，被注入由“次级原料”(通常是天然气或石油)加热的熔炉中。天然气二级原料和炭黑原料的一部分都被氧化，为生产过程提供热量，将剩余的炭黑原料热解为炭黑。从炉黑过程排出的气体含有CO2, CO，硫化物，CH4和NMVOCs。一部分尾气通常被燃烧用于能量回收，以加热下游的炭黑产品干燥机。剩余的尾气也可以燃烧用于能量回收、燃烧或不受控制地排放到大气中。

热黑法

炭黑是在热黑工艺中，气态碳氢化合物或雾化石油在没有空气的情况下在一对生产炉中热分解而产生的。炭黑原料被引入预热炉，该预热炉由二次原料(通常是天然气)和炭黑生产过程中的废气加热。其中一个炉采用二次给料预热，另一个炉采用炭黑给料。该工艺的产量约占该工艺总碳输入的45%(或占所使用的总炭黑原料的40%)，能源利用率约为280兆焦耳/千克生产的炭黑。

乙炔黑法

由乙炔或含乙炔轻烃生产的炭黑，将原料送入预热反应器，乙炔在放热过程中分解成炭黑。全球乙炔黑的总产量仅为每年约4万公吨。该工艺的炭黑收率约为理论收率的95- 99%。乙炔黑大约含有99.7%的碳。

其他生产工艺

通道黑工艺包括气化炭黑原料的部分氧化，该原料在炉中燃烧，载体气体(可能是焦炉气体，氢气或甲烷)。该工艺的炭黑产量可占生产橡胶级炭黑总碳投入的60%，或占生产颜料级炭黑总碳投入的10- 30%。

灯黑工艺包括在浅锅中露天燃烧炭黑原料。有关原料产量和的数据不易获得能源消耗用于灯管发黑工艺。这一工艺在全球炭黑产量中所占的比例微不足道。

(Kirk Othmer, 1992)

继续阅读:方法问题3921方法的选择

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