行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
硝酸行业氧化亚氮减排技术规范
建议项目名称
(英文)
Technical specification for nitrous oxide emission reduction in nitric acid industry
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
13.020.01
中国标准分类号
Z04
牵头单位
山东华阳迪尔化工股份有限公司
体系编号
HG-04-05
参与单位
中海油天津化工研究设计院有限公司、天脊煤化工集团股份有限公司、四川金象赛瑞化工股份有限公司等
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

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150~170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2.2~2.5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。

范围和主要
技术内容

本标准规定了硝酸行业氧化亚氮减排的工艺及过程控制、设备要求、减排效果评价等。

本标准适用于硝酸行业氧化亚氮的减排。

国内外情况
简要说明

硝酸装置减排技术是在氨氧化炉特定的位置安装分解催化剂,并对设备进行改造,使在适当的温度下发生催化还原反应,分解为对大气环境无污染的氮气和氧气。按减排催化分解反应所处的位置,减排技术可大致分为氨氧化炉炉内减排技术和氨氧化炉炉外减排技术。

炉内减排技术即将催化剂放于铂网下的触媒筐中,利用反应的温度将氧化亚氮还原成氮气和氧气,同时企业采用新型催化剂还可有效的降低氨的消耗,催化剂散装,安装方便,减排率一般在90%~96%左右。该工艺采用有针对性的只选择分解氧化亚氮的催化剂,故又称之为高温选择性催化还原工艺。

炉外减排技术是在尾气进入透平膨胀机前或后增加1个氧化亚氮分解侧向流动反应器,内装催化剂,通过高温实现氧化亚氮的催化分解,氧化亚氮的分解率能够达到70~95%。由于反应器置于氧化氮吸收塔后尾气排放塔前,其催化剂为非选择性催化还原催化剂,可同时分解氧化亚氮和 氮氧化物,因此,该技术又称作非选择性催化还原工艺。

与氨氧化炉炉外减排技术相比,氨氧化炉炉内减排技术具有投资省、施工简单、能耗低、无需新增设备等一系列优点,但由于其操作温度较高,催化剂寿命相对较短。因此,氧化亚氮减排技术的选择企业从减排工艺、项目投资、工程占地、技术经济等诸多因素综合分析,择优确定。目前国内外硝酸减排项目大多采用炉内改造技术。目前国内企业一般都选择氨氧化炉炉内减排技术。

2005年《京都议定书》生效到2012年底,国内的硝酸生产企业氧化亚氮减排基本采用方式为:国外公司提供催化剂、碳减排检测仪器,由国外企业计量减排效果,并最终将减排指标卖到国外,与国外企业进行收益分成。国内厂家只有使用权,到议定书失效后,国家禁止国内企业将指标卖到国外,国内大部分企业因为减排指标无法交易,还要消耗催化剂,企业无利益收益,同时国家未出台氧化亚氮排放要求的标准,只发布了HG/T4488《硝酸生产企业氧化亚氮排放量计算方法》,所以大部分企业基本都放弃了氧化亚氮的减排,只有少数几家企业在社会责任的驱使下还在坚持自主减排。

备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
附表2:《硝酸行业氧化亚氮减排技术规范》行业标准项目建议书(杨).doc (58KB)任务书(建议书)