3.6.2 Вопросы методологии

CO₂ и CH₄ от производства карбида кремния

Карбид кремния производится из кварцевого песка и нефтяного кокса, используемого в качестве источника углерода, по реакции:

SiO₂ + 2C = Si + 2CO

Si + C = SiC.

Ниже дано суммарное уравнение реакции, но на практике процесс протекает не в такой стехиометрической пропорции:

SiO₂ + 3C = SiC + 2CO (+ O₂ -> 2CO₂).

В процессе производства кварцевый песок и углерод смешивают в мольном отношении приблизительно 1:3. В процессе производства около 35% углерода нефтяного кокса переходит в карбид кремния, а остальная часть в избытке кислорода превращается в углекислый газ и выбрасывается в атмосферу. Нефтяной кокс, используемый в процессе, может содержать летучие соединения, которые превращаются в метан. Некоторое количество метана поступает в атмосферу, особенно в начале процесса.

CO₂ от производства и потребления карбида кальция

Карбид кальция (CaC₂) получают нагреванием карбоната кальция (известняка) с последующим восстановлением СаО с помощью углерода (например, углерода нефтяного кокса). В обеих стадиях выделяется CO₂. Около 67% углерода из нефтяного кокса переходит в продукт.

Основные реакции получения карбида кальция:

CaCO₃ = CaO + CO₂

CaO + 3C = CaC₂ + CO (+ 1/2O₂ -> CO₂).

Газ CO на большинстве заводов используют как источник энергии.

Самым важным применением карбида кальция является производство ацетилена (C₂H₂) по реакции CaC₂ с водой. Значительное количество ацетилена используется для сварки. Ацетилен также применяется в химическом синтезе для получения ацетальдегида, уксусной кислоты, уксусного ангидрида и в качестве исходного сырья для производства "ацетиленовой сажи" (разновидность углеродной сажи). Часто ацетилен производится не на том заводе, где получают CaC₂, и это следует иметь в виду при использовании методов оценки выбросов CO₂ от использования CaC₂ 2 уровня.

В результате использования ацетилена в химическом синтезе и производстве ацетиленовой сажи образуются продукты, содержащие углерод, что снижает общие выбросы CO₂, связанные с использованием CaC₂. Ацетилен может быть получен при частичном окислении природного газа, а также из CaC₂. Метод учета ацетилена в этих видах использования описан в разделе 3.9.

Производство и использование ацетилена для сварки можно описать реакцией:

CaC₂ + H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂ (+ 2,5O₂ -> 2CO₂ + H₂O).

Если ацетилен используется для сварки, то выбросы можно вывести исходя из количества CaC₂, взятого для получения ацетилена, при допущении, что этот ацетилен будет использован в относительно короткий срок после его производства.

3.6.2.1 Выбор метода

Выбор метода в рамках эффективной практики зависит от национальных и региональных условий. В методе уровня 1 используются коэффициенты выбросов по умолчанию и данные региональной статистики. Уровень 2 основан на заводских данных по производству и использованию CaC₂ для получения ацетилена для сварки. В методе уровня 3 используются заводские данные о расходе нефтяного кокса (включая коэффициент углеродного содержания (CCF) и коэффициент окисления углерода (COF), если они доступны; либо можно использовать национальные данные по сектору "Энергетика"), данные о расходе CaC₂ для производства ацетилена сварки и данные о коэффициентах выбросов на уровне завода, где применимо.

CO₂ и CH₄ от производства карбида

Метод уровня 1

Выбросы от производства карбида можно рассчитывать на основании данных о потреблении нефтяного кокса или о производстве карбидов, а также данных о количестве карбида кальция, использованного для производства ацетилена сварки. Для расчетов используются коэффициенты выбросов по умолчанию. Если используются данные о потреблении нефтяного кокса, то CCF и COF нефтяного кокса можно взять из главы 1 раздела "Энергетика", а результат умножить на 44/12, чтобы перевести C в CO₂. Основное уравнение для расчета выбросов следующее:

Уравнение 3.9

Выбросы от производства карбидов - уровень 1

,

где:

= региональные выбросы CO₂, тонны;

AD = региональные данные о деятельности по потреблению нефтяного кокса или производству карбида, тонны израсходованного сырья или тонны продукции карбида;

EF = коэффициент выбросов CO_2, тонны CO₂/тонну сырья или продукции карбида.

Имеется два основных варианта:

Если в качестве данных о деятельности берут производство карбида, то EF должен быть равен среднему количеству выбросов CO₂ на единицу продукции карбида, тонны CO₂/тонну продукции карбида.

Если в качестве данных о деятельности берут потребление нефтяного кокса, то EF будет равен CCF (коэффициент углеродного содержания), помноженному на COF (коэффициент окисления углерода), помноженному на 44/12, с поправкой на содержание C в продукте, тонны CO₂/тонну израсходованного сырья.

Поправочный коэффициент для SiC = 0,35 =

= Коэффициент выбросов = 0,65 · CCF · COF · 44/12;

Поправочный коэффициент для CaC₂ = 0,67 =

= Коэффициент выбросов = 0,33 · CCF · COF · 44/12.

При этом могут быть использованы следующие национальные значения: CCF = 0,877 т С/т нефтяного кокса, COF = 0,99 (Российская, 2006 -...).

Уравнение 3.9 также можно использовать для оценки выбросов CH₄, где EF - это соответствующий коэффициент выбросов для CH₄.

В расчет выбросов от CaC₂ необходимо включить выбросы CO₂, которые косвенно относятся к CaC₂, потребляемого при производстве ацетилена. Уравнение 3.9 можно применять, если AD - это количество потребленного CaC₂, а EF - коэффициент выбросов, связанный с этим использованием. В методе уровня 1, в рамках эффективной практики, делают консервативное допущение о том, что весь CaC₂, потребленный при производстве ацетилена, дает выбросы CO₂ (Межправительственная, 2006).

Метод уровня 2

Для метода уровня 2 требуются данные на уровне предприятия о выпуске карбида и о содержании углерода в продукте. Для CaC₂ также требуются данные об использовании в регионе CaC₂ для производства ацетилена сварки. Выбросы от производства и использования можно рассчитать по уравнению 3.9 с помощью коэффициентов МГЭИК. Если ацетилен производится из CaC₂ в другом субъекте РФ и количество потребленного для этой цели CaC₂ неизвестно, то по правилам эффективной практики этот факт следует задокументировать. В этом случае учет выбросов от использования карбида кальция должен быть выполнен в том регионе, где CaC₂ был использован для производства ацетилена сварки.

Метод уровня 3

Метод уровня 3 описан в Руководящих принципах МГЭИК (Межправительственная, 2006).

3.6.2.2 Выбор коэффициентов выбросов

Метод уровня 1

В методе уровня 1 используются значения по умолчанию CCF, COF и содержания C в продукте, там, где в расчете используется расход нефтяного кокса. А если расчет основан на производстве карбида, то используются коэффициенты выбросов МГЭИК из таблицы 3.6 и 3.7. В обоих случаях применяется коэффициент выбросов МГЭИК для использования CaC₂ (Межправительственная, 2006).

Таблица 3.6

КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫБРОСОВ МГЭИК ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЫБРОСОВ CO₂ И CH₄

ОТ ПРОИЗВОДСТВА КАРБИДА КРЕМНИЯ

Таблица 3.7

КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫБРОСОВ МГЭИК ДЛЯ РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ CO₂

ОТ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ КАРБИДА КАЛЬЦИЯ

Метод уровня 2

Так же как для уровня 1, в методе уровня 2 используются значения коэффициентов выбросов по умолчанию, за исключением содержания C в продукте. Рекомедуется использовать данные предприятия.

3.6.2.3 Выбор данных о деятельности

Метод уровня 1

Для метода уровня 1 необходимы данные о потреблении нефтяного кокса или региональные данные о производстве карбида. Для этого рекомендуется использовать следующие источники данных:

- Территориальные органы государственной статистики РФ (Росстат).

- Предприятия или промышленные компании, осуществляющие производство или использование карбидов в регионе.

Метод уровня 2

Данные о деятельности, необходимые для метода уровня 2, включают данные на уровне предприятий о производстве карбида и о потреблении CaC₂ для производства ацетилена для сварки.

3.6.2.4 Полнота

Заводы по производству карбида, как правило, хорошо известны. Данные о производстве карбида кальция и кремния учитываются органами Росстата. Данные о потреблении нефтяного кокса можно получить прямо от заводов по производству карбида. Сбор данных о деятельности и расчет выбросов осложняются тем, что ацетилен, образующийся из CaC₂, не всегда производится на том же заводе, что и CaC₂. Это следует иметь в виду при использовании методов высокого уровня, при этом выбросы от использования CaC₂ должны учитываться по месту их образования. Например, в случае ацетилена для сварки, если ацетилен производится в другом месте (не там, где CaC₂), то выбросы учитывают по месту производства ацетилена.