双碳与大宗商品：2000万吨炼厂碳排放≈北京一半土地种树？

导语

 

2020年9月我国在联合国大会上郑重承诺力争到2030年实现碳达峰、力争到2060年实现碳中和。本文试图通过测算，计算出一座2000万吨的炼油企业在生产过程中产生的二氧化碳需要多少树木吸收才能够实现碳中和。

 

我国1997年颁布的《节约能源法》规定，年度综合能源消耗总量超过5000吨煤的企业即为重点用能单位，需要纳入节能监管。之后陆续以国标的形式出台了多项单位产品能源消耗国家标准，成为此次测算的主要依据。

 

一、炼厂能耗

 

炼厂能耗主要包括两个方面，一是为生产油品的必要装置，如常减压、催化裂化、催化重整、加氢精制、气分、烷基化等；二是为生产化工产品的必要装置，如对二甲苯装置、乙烯裂解装置。

 

本文所指炼厂能耗主要包括炼油装置和芳烃（到对二甲苯装置）、烯烃（到乙烯裂解装置）装置能耗，不包括芳烃、烯烃下游装置能耗，如PTA(5506, -40.00, -0.72%)装置、PET装置、涤纶装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置、乙二醇装置、丁二烯抽提、合成橡胶(13475, 45.00, 0.34%)装置、苯乙烯装置等。

 

具体设定为：炼油能力2000万吨、对二甲苯装置200万吨和100万吨乙烯装置。

 

1.炼油装置能耗

 

GB 30251-2013《炼油单位产品能源消耗限额》规定，炼油单位产品能耗准入值为<=63kgoe/t（不适用于以煤为主要制氢原料的炼油企业）。

 

2000万吨炼油则炼油能耗总量为：2000*0.063=126万吨标油。

 

2.对二甲苯装置能耗

 

GB 31534-2015《对二甲苯单位产品能源消耗限额》规定，对二甲苯单位产品能耗准入值为<=530kgoe/t。

 

200万吨对二甲苯能耗总量为：200*0.53=106万吨标油。

 

3.乙烯装置能耗

 

GB 30250-2013《乙烯装置单位产品能源消耗限额》规定，单位双烯（乙烯+丙烯）能耗准入值为<=430kgoe/t。

 

100万吨乙烯能耗总量为：100*1.5*0.43=64.5万吨标油。

 

4.合计

 

以上三项合计为：296.5万吨标油。

 

有以下事项需要关注，一是炼油单位产品能耗准入值为<=63kgoe/t为不适用于以煤为主要制氢原料的炼油企业，而一般2000万吨炼油装置多会配套煤制氢或者天然气制氢装置，如以煤制氢，则炼油装置能耗将大幅增加。二是对二甲苯装置如增至400万吨则炼油单耗将要加大，而对二甲苯装置则会因装置增大而使得单位产品能耗降低。三是能耗主要体现在水、电、蒸汽、燃烧等方面。四是实际运行上2000万吨的炼化一体化装置能耗应远大于300万吨标油。

 

5.二氧化碳排放

 

鉴于炼厂能耗主要来自电力和加热，因此需将炼厂标油能耗转化为标煤能耗，以便于计算出更加接近真实状态的二氧化碳排放。计算得出二氧化碳排放为：296.5*1.4286*2.7=1144万吨。（注：1吨标煤的二氧化碳排放一般按照2.66-2.72吨估算，如按照煤电估算则为2.62吨，本文取了较大值）

 

因此一座2000万吨的炼化企业，不算后续的化工合成能耗，单算炼油、芳烃、烯烃三部分能耗，并假设主要耗用能源来自煤炭，计算后炼厂年度二氧化碳排放为1144万吨。

 

二、树木对二氧化碳的吸收

 

树木、农作物、海洋植物是自然界中吸收二氧化碳的主力。树木受生长周期的影响，在树苗生长期，生长缓慢，吸碳能力弱，到了中后期，枝繁叶茂，树木对二氧化碳的吸收最为强劲。地域和季节对树木吸碳也会产生影响，南方树木始终处于生长中；北方则会因冬季到来，树木几乎停止生长和吸碳。

 

我国自1981年开展全民义务植树运动，粗略统计，至今义务植树达742亿株。而国土森林覆盖面积从1973年的12.7%增长到2018年的22.96%，四十五年增长了10.26个百分点，折算为国土面积为98.5万平方千米。

 

三、对树木的需求

 

国家林业局研究，一棵树每年可吸收并储存4-18千克二氧化碳。因此假设树木为成熟期南方阔叶树木，并假设一棵树每年可吸收10千克二氧化碳，因此要吸收1144万吨二氧化碳，需要11.44亿棵这样的树木，占义务植树742亿株的1.5%。

 

一公顷人工林一般按株行距2米*2米或者5米*6米计算，每公顷2500株到330株，因为假定为阔叶林木，取每公顷1400株，则11.44亿棵树木占地81.7万公顷，为8170平方千米。北京市的土地面积为16410平方千米，因此需要种植相当于北京市一半的土地面积的树木才能抵消2000万吨炼厂的碳排放。

 

从全周期的碳足迹看，上述炼厂测算还远不够，因为化工单体聚合、油品和化工品运输、油品燃烧都会产生新的能耗，需要更多的森林。因此双碳之路，任重而道远。