习近平主席在第七十五届联大上提出“中国将力争2030年前达到二氧化碳排放限值,努力争取2060年前实现碳中和”,是中国基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求做出的重大战略决策。在《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出:要“制定2030年前碳排放达峰行动方案”“锚定努力争取2060年前实现碳中和,采取更加有力的政策和措施”。低碳发展纳入了《石油和化学工业“是希望”发展指南和二〇三五远景目标》《石油和化学工业“十四五”绿色发展指南(2021~2025)》。
碳达峰、碳中和事关中华民族的永续发展和推动构建人类命运共同体,既是我国实现高质量发展的倒逼机制,也是我们生态环境高水平保护的治本之策,并纳入生态文明建设的总体布局。
硝酸作为我国的三酸两碱之一,产量巨大,在酸类生产中仅次于硫酸,并在化工、冶金、医药、染料、农药等领域得到广泛应用,是重要的基础工业化学品之一,硝酸行业经过近10年的迅速发展,新建装置大规模投产,在生产装置、工艺以及尾气治理技术均已达到世界先进水平,产能和产量连续多年均居世界首位,占全球硝酸总产能的四分之一。2018年,全国硝酸总产能合计1964万吨,总产量合计1430万吨,最大单套生产能力为36万吨/年,目前国内有3套;浓硝酸产量254.4万吨,最大单套生产能力12万吨/年。从产能结构来看,绝大部分企业产能都在15万吨/年以上。到2021年,全国硝酸总产能已经达到2835万吨,生产装置有119套,从企业规模来看,硝酸生产均以大企业为主。
在硝酸生产氨的催化氧化制一氧化氮工艺中,氨和进入氨氧化炉中的空气在铂金属催化剂作用下发生反应,生成一氧化氮和水,一般其转化率可达95%~97%。但是在这个过程中,氨也会发生副反应,生成氮气和氧化亚氮。在正常生产条件下,其不能被转化为有用的二氧化氮,也不能被水吸收,而是直接排入大气。氧化亚氮是一种无色有甜味的气体,又称笑气,是一种氧化剂,在室温下稳定,有轻微麻醉作用,同时它还是《京都议定书》中界定的六种温室气体之一,其主要破坏臭氧层,并可输送到平流层,导致臭氧层破坏,引起臭氧空洞,对臭氧层的破坏作用比氟利昂更为严重,使人类和其它生物暴露在太阳紫外线的辐射下,对人体皮肤、眼睛、免疫系统造成损害,能在大气中存留150年~170年,一旦形成不容易消失,加速全球温室效应,其增温潜势指数约为二氧化碳的310倍,也就是排放1T氧化亚氮的相当于排放了310吨的二氧化碳,参考《中国化工生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》中的信息,每生产1吨硝酸排放7.2kg~8kg氧化亚氮,相当于每生产一吨硝酸将排放将近2.2吨~2.5吨的二氧化碳。N2O造成的温室效应占总的温室效应的6%,是一种危害极大的有害气体。因此,减排氧化亚氮对控制地球温室效应和保护人类健康具有十分重要的意义。
国内尚未出台硝酸行业氧化亚氮排放要求的标准,所以目前国内大多数硝酸企业对于氧化亚氮的排放大部分直接排放到大气中,只有少数企业采用相关工艺进行自主减排。目前我国正在积极实施“碳达峰”行动计划,化工行业的“碳达峰”“碳减排”工作任重道远,我国的硝酸产能巨大,排放的氧化亚氮的总量也十分可观,所以,对硝酸生产过程的氧化亚氮采取减排措施,有效控制氧化亚氮的排放,是化工行业实施碳减排的重要环节。推动氧化亚氮温室气体的减排,符合国家对于化工行业低碳发展的需要,并为国家实施的碳达峰、碳中和提供行业的推动力。