馬磊（中國石油遼陽機電儀研修中心 遼寧遼陽 111003）

N2O是《京都議定書》中規(guī)定的6種溫室效應的氣體之一，其增溫能力是CO2的310倍。N2O減排與CO2減排一樣，同樣具有社會意義和現(xiàn)實意義，都屬于低碳和清潔生產(chǎn)范疇。遼陽石化精已二酸裝置產(chǎn)能14萬噸/年，每生產(chǎn)1噸己二酸約產(chǎn)生0.27噸的N2O氣體。根據(jù)《京都議定書》清潔發(fā)展機制（CDM）相關規(guī)定，2006年經(jīng)中國石油天然氣股份有限公司批示，同意開展遼陽石化公司氧化二氮減排清潔發(fā)展機制項目。

一、氧化二氮CDM減排項目介紹

N2O減排裝置于2008年3月建成投產(chǎn)，年設計減排N2O氣體4.1萬噸，設計開工時數(shù)為8000小時/年，采用德國巴斯夫（BASF）公司的催化分解技術，引進德國史道勒（STEULER）公司工藝包新建的裝置，旨在減少惰性溫室氣體N2O的排放。已二酸生產(chǎn)過程中，每小時產(chǎn)生約5330kg的N2O氣體，經(jīng)N2O減排裝置處理后，95%以上的N2O被分解為N2和O2。

二、氧化二氮CDM減排項目的新技術情況

1.N2O減排原理

以氧化銅、氧化鋅及氧化鎂為主要成份作為催化劑，以三氧化二鋁作為平衡載體，在固定床反應器中進行分解反應，反應溫度為450～780℃。反應方程為：

N2O(g)→N2(g)+0.5O2(g)+82k J/mol

2.N2O減排裝置采用的新技術情況

本項目N2O的減排處理采用催化分解法。催化分解工藝，是以氧化鋯、氧化鈷、氧化鎳為主要成份的催化劑，在固定床反應器中進行分解反應，反應溫度為400～790℃。它具有如下技術的優(yōu)點：（1）反應溫度相對較低，反應條件相對平和；（2）不消耗燃料；不產(chǎn)生CO2等溫室氣體；（3）流程簡單，操作和維護簡單、可靠；（4）占用場地小。由于反應最高溫度高達790℃，因此需從國外引進耐高溫800H材料及N2O減排反應器的詳細設計。

三、氧化二氮CDM減排項目的新設計思路

本項目N2O減排原料來自14萬噸/年己二酸裝置排放的尾氣，通過催化分解實現(xiàn)N2O減排，是目前世界上最大的一套N2O減排處理裝置。在設計中重點解決了以下技術難題：

1.催化分解為高放熱反應，反應對濃度參數(shù)敏感，N2O濃度每增加1%（vol），反應放熱溫升約23℃，加之N2O的處理量大，設計采用了5臺壓縮機的變頻調(diào)速和儀表自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)組合控制方案，實現(xiàn)了反應稀釋空氣用量的自動調(diào)節(jié)反應器床層溫度的控制，在實現(xiàn)節(jié)電12%的同時，又減少了“池漏”減排量。

2.采用多類型波紋補償器的組合件減少了管道熱應力對設備管口和框架的作用力，大大節(jié)省了裝置占地和投資，特別是對反應器出口760～780℃、DN1100的熱應力管道，采用了內(nèi)間壁式、Incoloy800H材質(zhì)的非標波紋補償器，成功地解決了該管道對下游設備的應力集中問題,同時也實現(xiàn)了裝置的緊湊布置。

3.裝置反應放熱量大，經(jīng)換熱網(wǎng)絡優(yōu)化，在流程設計中，結(jié)合N2O催化分解反應高溫、低壓的工藝特點，反應器出口的高溫物流首先與反應器進料物流換熱，之后發(fā)生0.5MPa的低壓蒸氣，再與進裝置的己二酸工廠廢氣和空氣的混合物流換熱，借以實現(xiàn)冷熱物流按溫位匹配換熱的優(yōu)化目的，熱能回收率達到88%。

4.由原集散型控制系統(tǒng)和上位機組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集時間和形成報表時間不同步，且存儲空間小,增加APP數(shù)據(jù)采集接口、PHD歷史數(shù)據(jù)存儲服務器、WPKS過程數(shù)據(jù)管理服務器等設備后，保證通信可靠，可達到1秒采集1次，實現(xiàn)無痕連接；采用在線或離線的方法，可以很方便地增加APP節(jié)點，且對生產(chǎn)操作毫無影響；魯棒的數(shù)據(jù)采集，在活動的和備用的數(shù)據(jù)收集器節(jié)點之間自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，確保不間斷的數(shù)據(jù)歸檔。實時監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)合應用，滿足CDM項目方法學的相關要求，使其基準排放量、旁路排放量、未分解排放量和泄漏排放量等相關參數(shù)測量真實、可靠和透明。

5.本工程是目前同類減排裝置處理規(guī)模最大的一套生產(chǎn)裝置，采用先進、成熟的催化分解反應技術，每年可減排N2O氣體4.1萬噸，折合CO2約1200萬噸。該項目符合國家“節(jié)能減排”的政策和CDM機制的要求，并通過DOE核查/認證，獲EB批準簽發(fā)CERs，被成功注冊為清潔發(fā)展機制（CDM）項目。2008年減排量占全國CDM執(zhí)行理事會注冊成功項目碳指標總量的10%、全球減排總量的5%。該項目不僅投入少、收益多，還樹立了節(jié)能、降耗、環(huán)保項目創(chuàng)造大效益方面的典型樣板。

結(jié)論

遼陽石化公司氧化二氮CDM減排項目從裝置投產(chǎn)至2013年3月底，合計減排溫室氣體6500萬噸當量二氧化碳，作為中國最大的CDM減排項目之一，中國石油遼陽石化公司氧化二氮CDM項目不僅創(chuàng)造了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，而且為中國石油石化乃至中國整個能源行業(yè)的節(jié)能減排工作提供了前沿的理念和新鮮的經(jīng)驗。

[1]節(jié)能減排的國際化實踐——中國石油氧化二氮減排CDM項目紀實?！吨袊褪?008年17期.

[2]姜克雋;胡秀蓮;莊幸;劉強;朱松麗;;中國的能源與溫室氣體排放情景和減排成本分析[A];北京論壇（2008）文明的和諧與共同繁榮——文明的普遍價值和發(fā)展趨向：“生態(tài)文明：環(huán)境、能源與社會進步”環(huán)境分論壇論文或摘要集[C];2008年.

[3]張元禮，康曉琴，莊克臣等。N2O減排裝置在己二酸生產(chǎn)中的應用。石化技術與應用，2009，27（4）：356-357.