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煉油企業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)的應(yīng)用

文檔作者：黃麗簡建超文檔來源：中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年06月16日
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煉油企業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)的應(yīng)用
黃麗?簡建超
(中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司?山東青島２６６５００)
摘要:煉油企業(yè)作為碳排放大戶?在生產(chǎn)管理過程中?通過采用先進(jìn)的節(jié)能低碳技術(shù)?實(shí)施工藝流程優(yōu)
化、凝結(jié)水回收利用、蒸汽管網(wǎng)優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新改造等措施?同時(shí)借助先進(jìn)的信息化技術(shù)平臺開展節(jié)能
降耗工作?可以大幅度提高能效利用水平?達(dá)到降低煉油能耗?減少二氧化碳排放的目的? 原油加工
量１０００ 萬ｔ / ａ 的煉油廠?每年可減排二氧化碳超過５０ 萬ｔ?
關(guān)鍵詞:煉油企業(yè)?能耗?優(yōu)化?節(jié)能? 二氧化碳排放
中圖分類號:ＴＫ０１　文獻(xiàn)標(biāo)識碼:Ｂ　文章編號:１００４ －７９４８(２０１７)０５ －０００４ －０３
ｄｏｉ:１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００４ －７９４８. ２０１７. ０５. ００１
引言
近幾十年以來?隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展?人
類活動(dòng)產(chǎn)生溫室氣體排放濃度的增加導(dǎo)致全球平
均溫度持續(xù)升高?氣候變化已成為人類生存環(huán)境的
最大威脅?其中化石能源消耗是導(dǎo)致溫室氣體排放
增加的重要原因之一? 石油化工行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)
的支柱產(chǎn)業(yè)?為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展提供了不可或
缺的能源資源[１] ?但同時(shí)也是高能耗產(chǎn)業(yè)?能耗費(fèi)
用已超過企業(yè)生產(chǎn)成本的３０％ [２] ? 因此?煉油企
業(yè)開展節(jié)能降耗工作?減少碳排放?對企業(yè)降低生
產(chǎn)成本以及促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展都具
有十分重要的意義?
１ 國內(nèi)外碳減排形勢
據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測?未來幾十年全球平均溫度將
以每１０ 年增加大約０?? ２℃ 的速度增加?而氣候變
化可能導(dǎo)致出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的影響:全球平均溫度增
幅超過１?? ５ ~２?? ５℃ ?就會(huì)有２０％~３０％ 的物種可能
面臨滅絕?增幅超過約３?? ５℃ ?全球會(huì)出現(xiàn)大量物
種滅絕(占所評估物種的４０％ ~ ７０％ )?增幅超過
約４ ~５℃ ?凍土和海洋下的冰煤爆發(fā)?將釋放出甲
烷?使溫度進(jìn)一步不可逆轉(zhuǎn)地持續(xù)上升? 因此?近
年來國內(nèi)外均出臺相關(guān)政策來減少溫室氣體排放?
１９９２ 年?聯(lián)合國總部在紐約通過了«聯(lián)合國氣
候變化框架公約»?１９９７ 年?日本東京通過了具有
約束效力的«京都議定書»?２０１５ 年１２ 月１２ 日巴黎
氣候變化大會(huì)通過«巴黎協(xié)定»?為２０２０ 年后全球應(yīng)
對氣候變化行動(dòng)“建章立制”? 目前?各國通過國際排
放貿(mào)易、聯(lián)合履行、清潔發(fā)展機(jī)制這３ 種機(jī)制來開展
碳資產(chǎn)管理和碳交易?以減少溫室氣體排放量?
中國是全球二氧化碳排放總量第一大國?政府
承諾到２０２０ 年單位ＧＤＰ 二氧化碳排放比２００５ 年
下降４０％ ~ ４５％ ?溫室氣體排放總量于２０３０ 年左
右達(dá)到峰值?為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)預(yù)計(jì)將支出超過４１
萬億元? ２０１２ 年６ 月１３ 日?國家發(fā)改委下發(fā)«溫
室氣體自愿減排交易管理暫行辦法»?在北京、天
津、上海、廣州、深圳、廣東、湖北等７ 個(gè)省市開展碳
交易試點(diǎn)工作? 截至目前?７ 個(gè)試點(diǎn)碳市場配額現(xiàn)
貨累計(jì)成交量超過１?? ２ 億ｔ 二氧化碳?碳市場試點(diǎn)
累計(jì)成交額超過３２ 億元? ２０１７ 年將開始實(shí)行全
國統(tǒng)一的碳排放權(quán)交易市場?據(jù)估算?到２０２０ 年中
國碳市場交易規(guī)模將達(dá)到４０００ 億元?將成為全球
最大的碳市場?
２ 石化行業(yè)碳減排潛力分析
近年來?國內(nèi)石化行業(yè)在節(jié)能減排方面進(jìn)行了
大量投入?取得了顯著成效?每年大約有４０００ 萬ｔ
二氧化碳得到回收利用?還同時(shí)為其他行業(yè)碳減排
提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐? 據(jù)科學(xué)論證?石化產(chǎn)業(yè)每
減排１ 個(gè)單位的溫室氣體?可以幫助其他行業(yè)或消
費(fèi)者實(shí)現(xiàn)２ ~３ 個(gè)單位溫室氣體的減排量[３] ? 石化
工業(yè)的能源消費(fèi)總量占全國工業(yè)能源消費(fèi)總量的
１/ ５ 以上?石化工業(yè)能源消耗每降低１ 個(gè)百分點(diǎn)?
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節(jié)　　　能
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萬方數(shù)據(jù)
就意味著省出幾百萬噸的能源? 與此同時(shí)?國內(nèi)石
化企業(yè)整體能耗水平與國外先進(jìn)水平相比還有較
大差距?石化產(chǎn)品單位能耗比國際先進(jìn)水平高出
１０％~２５％ ?國內(nèi)企業(yè)之間的能耗水平也有很大差
別? 因此?石化企業(yè)通過節(jié)能減排來降低溫室氣體
排放的潛力巨大?
中國石油化工集團(tuán)公司作為國內(nèi)最大石化企
業(yè)之一?以“建設(shè)世界一流能源化工公司”為目標(biāo)?
在溫室氣體減排方面也努力達(dá)到世界一流水平?
成立了能源管理與環(huán)境保護(hù)部?負(fù)責(zé)組織碳盤查及
編制碳盤查報(bào)告?組織開展國內(nèi)碳排放交易?負(fù)責(zé)
中國石化“國家登記簿”管理? 相繼出臺了中國石
化碳資產(chǎn)管理辦法、中國石化國內(nèi)碳排放交易管理
辦法、中國石化碳排放信息披露管理辦法等一系列
管理制度?旨在加強(qiáng)碳資產(chǎn)管理?實(shí)現(xiàn)碳資產(chǎn)價(jià)值?
推進(jìn)綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略? ２０１２ 年３ 月?集團(tuán)公司
所屬新星石油公司與冰島合資的陜西綠源地?zé)崮?
源開發(fā)公司陜西咸陽地?zé)峒泄┡鍧嵃l(fā)展機(jī)制
項(xiàng)目?在聯(lián)合國成功注冊了全球第一個(gè)地?zé)峁┡?
ＣＤＭ 項(xiàng)目?這也是中國石化首個(gè)成功注冊的ＣＤＭ
項(xiàng)目?標(biāo)志著中國石化成功踏入國際碳排放權(quán)交易市
場?在綠色低碳戰(zhàn)略的國際化實(shí)踐中邁出了堅(jiān)實(shí)的一
步? 據(jù)統(tǒng)計(jì)?２００５ 年以來中國石化累計(jì)節(jié)能超過１８００
萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤?相當(dāng)于減排二氧化碳４５００ 萬ｔ 以上?
３ 煉油企業(yè)碳減排技術(shù)應(yīng)用
中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司(簡稱
青島煉化?下同)?是我國批準(zhǔn)建設(shè)第一個(gè)單系列
千萬噸級煉油項(xiàng)目? 該公司自投產(chǎn)以來?一直以
“建設(shè)世界一流煉化企業(yè)”為目標(biāo)?以“綠色低碳”
可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為指引?在深化精細(xì)管理的基礎(chǔ)
上?持續(xù)推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新?大力開展節(jié)能減排工作?
近年來?通過實(shí)施一系列節(jié)能減排項(xiàng)目?公司能源
利用效率持續(xù)提升?在降低全廠煉油能耗的同時(shí)減
少了溫室氣體排放?
３?? １ 優(yōu)化工藝流程?實(shí)現(xiàn)含硫污水的串級利用
該公司各裝置的含硫酸性水采用集中處理的
方式?設(shè)臨氫、非臨氫含硫酸性水２ 個(gè)系列?其中非
臨氫系列集中處理常壓蒸餾裝置、催化裂化裝置、
焦化裝置等非臨氫裝置酸性水?處理能力１６０ｔ / ｈ ?
臨氫系列處理加氫、重整預(yù)加氫等臨氫裝置酸性
水?處理能力７０ｔ / ｈ?處理蒸汽耗量約為０?? １０ｔ / ｔ?
為優(yōu)化不同品質(zhì)酸性水利用?減少煉油過程酸
性水產(chǎn)生量?針對催化裝置加工精制蠟油?其酸性
水品質(zhì)相對較好等實(shí)際情況?該公司對含硫污水系
統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造?將催化裝置分餾塔頂粗汽油罐的
含硫污水送至常減壓裝置?作為常壓塔頂和減壓塔
頂注水?實(shí)現(xiàn)了含硫酸性水的串級利用? 該優(yōu)化方
案實(shí)施后?將１５ｔ / ｈ 的常壓塔頂注水和５ｔ / ｈ的減壓
塔頂注水由凈化水改為催化含硫污水?減少酸性水
產(chǎn)生量２０ｔ / ｈ?節(jié)約低低壓蒸汽２ｔ / ｈ?全年節(jié)約蒸汽
１?? ７ 萬ｔ?
３?? ２ 優(yōu)化凝結(jié)水回收路線?降低過程能耗
硫磺回收、酸性水汽提、溶劑再生聯(lián)合裝置為
公司低低壓蒸汽消耗和凝結(jié)水產(chǎn)生大戶?有約該該
工藝凝結(jié)水外送并入全廠凝結(jié)水管網(wǎng)?最終并入公
用工程制水系統(tǒng)?經(jīng)除雜質(zhì)、除氧處理后?作為全廠
除氧水回用?
考慮到此部分工藝凝結(jié)水水質(zhì)穩(wěn)定?沒有受到
雜質(zhì)污染?含氧量等指標(biāo)滿足生產(chǎn)裝置產(chǎn)０?? ５ＭＰａ
低低壓蒸汽汽包給水水質(zhì)要求?同時(shí)溫度比全廠低
壓除氧水略高等實(shí)際情況?公司實(shí)施了凝結(jié)水回收
路線改造? 通過新增工藝流程管線?將硫磺聯(lián)合裝
置部分凝結(jié)水直接作為全廠低低壓蒸汽汽包給水?
降低過程能耗? 此方案實(shí)施后?降低了除氧器凝結(jié)
水處理量?減少蒸汽消耗５?? ８ｔ / ｈ 左右?全年節(jié)約蒸
汽４?? ９ 萬ｔ?同時(shí)停用１ 臺凝結(jié)水泵?節(jié)約電耗
１１０ｋＷ?全年節(jié)電９２ 萬ｋＷｈ?
對苯乙烯裝置的低壓凝結(jié)水流程進(jìn)行改造?增
加凝結(jié)水與粗苯乙烯塔、乙苯回收塔進(jìn)料進(jìn)行換熱
的流程?回收凝結(jié)水余熱?
　　實(shí)施改造后?粗苯乙烯塔進(jìn)料溫度上升了
４０℃ ?塔底０?? ３５ＭＰａ 蒸汽消耗減少０?? ８ｔ / ｈ?乙苯回
收塔進(jìn)料溫度上漲了２２?? ８℃ ?塔底１?? ０ＭＰａ 蒸汽消
耗減少０?? ７ｔ / ｈ? 全年節(jié)約蒸汽１?? ７ 萬ｔ?
３?? ３ 高溫凈化污水代替焦炭塔大吹汽?提高凈化水
回用品質(zhì)
　　公司延遲焦化裝置為２ 爐４ 塔?在冷焦處理期
間大吹汽２ｈ?吹汽量１５ｔ / ｈ 左右?每天處理２ 塔石
油焦大吹汽消耗蒸汽量約６０ｔ? 公司通過開展技術(shù)
攻關(guān)?實(shí)施了酸性水汽提裝置高溫凈化污水替代延
遲焦化裝置焦炭塔大吹汽的技術(shù)改造?利用高溫凈
化污水進(jìn)入焦炭塔后全部汽化產(chǎn)生的水蒸氣來汽
提焦層中的油氣?并降低焦層溫度?達(dá)到大吹汽同
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萬方數(shù)據(jù)
樣的目的?
通過優(yōu)化操作?延遲焦化裝置將焦炭塔大吹汽
時(shí)間減少為１ｈ?再用高溫凈化水代替大吹汽１ｈ?
通過實(shí)施此優(yōu)化改造?相當(dāng)于用低品質(zhì)的凈化污水
來代替１?? ０ＭＰａ 蒸汽?提高了凈化污水回用品質(zhì)?
每年可節(jié)約低壓蒸汽消耗量２６ 萬ｔ?同時(shí)減少了污
水排放量?
３?? ４ 蒸汽管網(wǎng)優(yōu)化?降低汽輪機(jī)耗汽
全廠中壓蒸汽主要用于汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)?因此圍繞
提高汽輪機(jī)效率開展技術(shù)攻關(guān)?逐步將中壓蒸汽管
網(wǎng)壓力由３?? ５ＭＰａ 提高至３?? ７２ＭＰａ?同時(shí)將汽輪機(jī)
背壓的低壓蒸汽管網(wǎng)壓力由１?? ０ＭＰａ 降低至
０?? ７１ＭＰａ?低低壓蒸汽管網(wǎng)壓力由０?? ５０ＭＰａ 降低
至０?? ３５ＭＰａ? 蒸汽管網(wǎng)壓力優(yōu)化調(diào)整后?全廠汽
輪機(jī)效率平均提高了２ 個(gè)單位?中壓蒸汽消耗降低
了４０ｔ / ｈ? 其中焦化裝置富氣壓縮機(jī)組蒸汽消耗變
化情況如表１ 所示?
表１　蒸汽管網(wǎng)壓力調(diào)整對焦化壓縮機(jī)蒸汽消耗的影響
中壓蒸汽壓力
(入口) / ＭＰａ
低低壓蒸汽壓力
(背壓) / ＭＰａ
壓縮機(jī)蒸汽
耗量/ ｔ??ｈ －１
３?? ５０ ０?? ５０ ５５?? ２
３?? ５６ ０?? ４７ ５３?? ７
３?? ６１ ０?? ４４ ５２?? ２
３?? ６５ ０?? ４１ ５０?? ７
３?? ６８ ０?? ３８ ４９?? ３
３?? ７１ ０?? ３５ ４７?? ９
　　由表１ 可以看到?當(dāng)中壓蒸汽壓力由３?? ５ＭＰａ
提高到３?? ７１ＭＰａ?低低壓蒸汽壓力由０?? ５０ＭＰａ 降
低到０?? ３５ＭＰａ 時(shí)?焦化壓縮機(jī)蒸汽消耗減少了
７?? ３ｔ / ｈ?
３?? ５ 重點(diǎn)投入?實(shí)施節(jié)能降耗新技術(shù)
近年來?該公司積極實(shí)施節(jié)能新技術(shù)?累計(jì)投
入節(jié)能設(shè)備改造項(xiàng)目６０ 多項(xiàng)? 其中常減壓裝置和
延遲焦化裝置加熱爐空氣預(yù)熱器改造后?排煙溫度
降低到１１０℃ ?加熱爐熱效率提高了３ 個(gè)百分點(diǎn)?
常減壓裝置減壓塔頂?shù)谌壵羝檎婵障到y(tǒng)改為
液環(huán)泵機(jī)械抽真空?節(jié)約１?? ０ＭＰａ 蒸汽７ｔ / ｈ?催化
裂化裝置煙氣余熱回收利用項(xiàng)目?加大省煤段換熱
面積?余熱鍋爐排煙溫度從１９５℃ 降低至１３６℃ ?連
續(xù)重整、催化裂化、延遲焦化壓縮機(jī)實(shí)施了３Ｃ 控
制系統(tǒng)改造?節(jié)約３?? ５ＭＰａ 蒸汽２０ｔ / ｈ?硫磺回收裝
置尾氣加熱爐加省煤器?多產(chǎn)中壓蒸汽３ｔ / ｈ?
３?? ６ 信息化技術(shù)應(yīng)用
應(yīng)用煉油全流程反應(yīng)動(dòng)力學(xué)軟件ＲＳＩＭ 以及
流程模擬軟件Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ 等信息化技術(shù)對煉油生
產(chǎn)過程進(jìn)行模擬測算[４] ?通過優(yōu)化調(diào)整操作條件
來達(dá)到節(jié)能降耗的目的? 其中苯乙烯裝置通過降
低各分餾塔壓力和回流比?達(dá)到了減少塔底加熱蒸
汽用量的目的?優(yōu)化后效果如表２ 所示?
表２　苯乙烯裝置分餾塔模擬優(yōu)化調(diào)整結(jié)果
項(xiàng)目
塔頂壓力/ ＭＰａ
優(yōu)化前優(yōu)化后
塔頂回流/ ｋｇ??ｈ －１
優(yōu)化前優(yōu)化后
塔底蒸汽/ ｋｇ??ｈ －１
優(yōu)化前優(yōu)化后
解析塔０?? ６ ０?? ５１ ２６２４５ １５０５６ ４１１９ ３３６３
循環(huán)苯塔０?? ４８ ０?? ４４ ７６９７３ ７５９７０ １８６３６ １６９５７
脫非芳塔０?? ３５ ０?? ３２ ３６３０ １６５８ ８７ ０
粗苯乙烯塔２４(ｋＰａ) １６(ｋＰａ) ６６８５６ ５４７１０ １４３６５ １３３１４
乙苯回收塔０?? ０５８ ０?? ０１１ ４５３４ ４２０６ １６４４ １３０５
精苯乙烯塔１２(ｋＰａＡ) １０(ｋＰａＡ) ８１００ ７２９３ ３３２５ ３０２２
　　由表２ 可以看到?苯乙烯裝置各分餾塔的操作
條件經(jīng)過優(yōu)化后?塔底加熱蒸汽用量均有不同程度
的減少?其中合計(jì)節(jié)省３?? ５ＭＰａ 蒸汽約２??４ｔ / ｈ?節(jié)省
１??０ＭＰａ 蒸汽約１??８ｔ / ｈ?全年合計(jì)節(jié)約蒸汽３??５ 萬ｔ?
４ 碳減排效果
通過實(shí)施一系列節(jié)能降耗措施?該公司煉油能
耗持續(xù)降低?由投產(chǎn)初期的７１ 千克標(biāo)準(zhǔn)油/ 噸原油
降低到目前的５６?? １ 千克標(biāo)準(zhǔn)油/ 噸原油?降低幅度
達(dá)到２０％ ?如圖１ 所示?
　　對于原油加工能力１０００ 萬ｔ / ａ 的煉油企業(yè)?
每年可節(jié)省能源消耗１４?? ９ 萬噸標(biāo)準(zhǔn)油?相當(dāng)于減
少二氧化碳排放５０ 萬ｔ 左右?
(下轉(zhuǎn)第２１ 頁)
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萬方數(shù)據(jù)
氣體體積比Ｈ２ ∶ Ｎ２ ＝ ０?? ７８∶０?? ２２?節(jié)流后溫度隨出
口壓力的變化如圖７ 所示? Ｎ２ 氣源壓力１０ＭＰａ、
Ｈ２ 氣源壓力１２?? ５ＭＰａ、出口壓力９ＭＰａ 時(shí)?氣體體
積比Ｈ２∶ Ｎ２ ＝０?? ７８∶０?? ２２? 可以看到在該混合比例
下?溫度基本不變? 由于熱電偶的精度比較高?因
此測量顯示數(shù)據(jù)在±０?? １Ｋ 上下波動(dòng)?
圖７　氣體體積比Ｈ２ ∶Ｎ２ ＝ ０?? ７８∶０?? ２２?
節(jié)流后溫度隨出口壓力的變化
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明?采用Ｐ － Ｒ 方程的混合氣體狀
態(tài)方程求得節(jié)流溫變的方法與實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)趨
勢一致?只是由于非絕熱條件導(dǎo)致?設(shè)備與環(huán)境的
熱量交換帶來一些溫度誤差?
４ 結(jié)語
文中提出了利用Ｐ － Ｒ 方程及混合方程構(gòu)建
的混合組分狀態(tài)方程?用來進(jìn)行氮?dú)夂蜌錃夂唵位?
合組分氣體的熱力學(xué)計(jì)算?搭建了一個(gè)氣體節(jié)流效
應(yīng)溫度測量系統(tǒng)?在該系統(tǒng)中對氣體溫度穩(wěn)定控制
裝置進(jìn)行了創(chuàng)新?更好地實(shí)現(xiàn)氣流溫度的穩(wěn)定? 實(shí)
驗(yàn)結(jié)果表明文中提出的計(jì)算公式在趨勢上呈現(xiàn)一
致性?只是由于散熱的緣故?實(shí)驗(yàn)的溫度和計(jì)算結(jié)
果在高壓差時(shí)出現(xiàn)的偏差逐步增大?
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ＢＷＲＳ 方法[Ｊ]. 油氣儲(chǔ)運(yùn)?２００７?(１):７?１８ －２２?６３.
作者簡介:趙霄(１９９１ － )?男?寧夏人?大學(xué)?博士在讀?研
究方向:工業(yè)設(shè)備節(jié)能?
收稿日期:２０１７ －０２ －２２
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(上接第６ 頁)
圖１　全廠煉油能耗變化趨勢圖
５ 結(jié)語
煉油企業(yè)在生產(chǎn)過程中?通過深入分析研究?
應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)能低碳技術(shù)?通過優(yōu)化工藝路線來縮
短加工流程?通過公用工程系統(tǒng)優(yōu)化來降低蒸汽用
量?通過技術(shù)改造來提高設(shè)備運(yùn)行效率?同時(shí)借助
ＲＳＩＭ 和Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ 等先進(jìn)的信息化技術(shù)平臺開
展節(jié)能降耗優(yōu)化測算工作?全廠能源利用效率可以
提高２０％ 以上? 對于原油加工量１０００ 萬ｔ / ａ 的企
業(yè)?年減排二氧化碳５０ 萬ｔ 左右? 石化企業(yè)作為
碳排放大戶?在當(dāng)前節(jié)能減排形勢日趨緊張的情況
下?通過應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)能低碳技術(shù)來減少二氧化碳
排放?對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和人類生存環(huán)境保護(hù)都
具有十分重要的意義?
參考文獻(xiàn)
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作者簡介:黃麗(１９８６ － )?女?河南信陽人?大學(xué)?助理工程
師?從事煉油企業(yè)環(huán)境保護(hù)管理工作?
收稿日期:２０１７ －０１ －０７?修回日期:２０１７ －０３ －１３
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２０１７ 年第５ 期
(總第４１６ 期) 　　　　　　　　　　　節(jié)　　　能
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