氧化二氮CDM减排项目的新技术特点及评价

马磊（中国石油辽阳机电仪研修中心 辽宁辽阳 111003）

N2O是《京都议定书》中规定的6种温室效应的气体之一，其增温能力是CO2的310倍。N2O减排与CO2减排一样，同样具有社会意义和现实意义，都属于低碳和清洁生产范畴。辽阳石化精已二酸装置产能14万吨/年，每生产1吨己二酸约产生0.27吨的N2O气体。根据《京都议定书》清洁发展机制（CDM）相关规定，2006年经中国石油天然气股份有限公司批示，同意开展辽阳石化公司氧化二氮减排清洁发展机制项目。

一、氧化二氮CDM减排项目介绍

N2O减排装置于2008年3月建成投产，年设计减排N2O气体4.1万吨，设计开工时数为8000小时/年，采用德国巴斯夫（BASF）公司的催化分解技术，引进德国史道勒（STEULER）公司工艺包新建的装置，旨在减少惰性温室气体N2O的排放。已二酸生产过程中，每小时产生约5330kg的N2O气体，经N2O减排装置处理后，95%以上的N2O被分解为N2和O2。

二、氧化二氮CDM减排项目的新技术情况

1.N2O减排原理

以氧化铜、氧化锌及氧化镁为主要成份作为催化剂，以三氧化二铝作为平衡载体，在固定床反应器中进行分解反应，反应温度为450～780℃。反应方程为：

N2O(g)→N2(g)+0.5O2(g)+82k J/mol

2.N2O减排装置采用的新技术情况

本项目N2O的减排处理采用催化分解法。催化分解工艺，是以氧化锆、氧化钴、氧化镍为主要成份的催化剂，在固定床反应器中进行分解反应，反应温度为400～790℃。它具有如下技术的优点：（1）反应温度相对较低，反应条件相对平和；（2）不消耗燃料；不产生CO2等温室气体；（3）流程简单，操作和维护简单、可靠；（4）占用场地小。由于反应最高温度高达790℃，因此需从国外引进耐高温800H材料及N2O减排反应器的详细设计。

三、氧化二氮CDM减排项目的新设计思路

本项目N2O减排原料来自14万吨/年己二酸装置排放的尾气，通过催化分解实现N2O减排，是目前世界上最大的一套N2O减排处理装置。在设计中重点解决了以下技术难题：

1.催化分解为高放热反应，反应对浓度参数敏感，N2O浓度每增加1%（vol），反应放热温升约23℃，加之N2O的处理量大，设计采用了5台压缩机的变频调速和仪表自动调节系统组合控制方案，实现了反应稀释空气用量的自动调节反应器床层温度的控制，在实现节电12%的同时，又减少了“池漏”减排量。

2.采用多类型波纹补偿器的组合件减少了管道热应力对设备管口和框架的作用力，大大节省了装置占地和投资，特别是对反应器出口760～780℃、DN1100的热应力管道，采用了内间壁式、Incoloy800H材质的非标波纹补偿器，成功地解决了该管道对下游设备的应力集中问题,同时也实现了装置的紧凑布置。

3.装置反应放热量大，经换热网络优化，在流程设计中，结合N2O催化分解反应高温、低压的工艺特点，反应器出口的高温物流首先与反应器进料物流换热，之后发生0.5MPa的低压蒸气，再与进装置的己二酸工厂废气和空气的混合物流换热，借以实现冷热物流按温位匹配换热的优化目的，热能回收率达到88%。

4.由原集散型控制系统和上位机组成的数据采集系统数据采集时间和形成报表时间不同步，且存储空间小,增加APP数据采集接口、PHD历史数据存储服务器、WPKS过程数据管理服务器等设备后，保证通信可靠，可达到1秒采集1次，实现无痕连接；采用在线或离线的方法，可以很方便地增加APP节点，且对生产操作毫无影响；鲁棒的数据采集，在活动的和备用的数据收集器节点之间自动实现数据同步，确保不间断的数据归档。实时监测系统和数据采集系统的结合应用，满足CDM项目方法学的相关要求，使其基准排放量、旁路排放量、未分解排放量和泄漏排放量等相关参数测量真实、可靠和透明。

5.本工程是目前同类减排装置处理规模最大的一套生产装置，采用先进、成熟的催化分解反应技术，每年可减排N2O气体4.1万吨，折合CO2约1200万吨。该项目符合国家“节能减排”的政策和CDM机制的要求，并通过DOE核查/认证，获EB批准签发CERs，被成功注册为清洁发展机制（CDM）项目。2008年减排量占全国CDM执行理事会注册成功项目碳指标总量的10%、全球减排总量的5%。该项目不仅投入少、收益多，还树立了节能、降耗、环保项目创造大效益方面的典型样板。

结论

辽阳石化公司氧化二氮CDM减排项目从装置投产至2013年3月底，合计减排温室气体6500万吨当量二氧化碳，作为中国最大的CDM减排项目之一，中国石油辽阳石化公司氧化二氮CDM项目不仅创造了良好的社会效益和经济效益，而且为中国石油石化乃至中国整个能源行业的节能减排工作提供了前沿的理念和新鲜的经验。

[1]节能减排的国际化实践——中国石油氧化二氮减排CDM项目纪实。《中国石油石化》2008年17期.

[2]姜克隽;胡秀莲;庄幸;刘强;朱松丽;;中国的能源与温室气体排放情景和减排成本分析[A];北京论坛（2008）文明的和谐与共同繁荣——文明的普遍价值和发展趋向：“生态文明：环境、能源与社会进步”环境分论坛论文或摘要集[C];2008年.

[3]张元礼，康晓琴，庄克臣等。N2O减排装置在己二酸生产中的应用。石化技术与应用，2009，27（4）：356-357.