SHT 5004-2025 石化行業 二氧化碳捕集技術規范 化學吸收法標準立項發展報告

標題：石化行業二氧化碳捕集技術規范化學吸收法標準立項發展報告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:TechnicalSpecificationforCarbonDioxideCaptureinPetrochemicalIndustry-ChemicalAbsorptionMethod摘要本報告旨在全面闡述行業標準《石化行業二氧化碳捕集技術規范化學吸收法》（SH/T5004-2025）的立項背景、研制過程、技術內涵及其對行業發展的深遠影響。隨著全球氣候變化問題日益嚴峻，碳達峰、碳中和目標已成為我國重大戰略決策。石化行業作為高碳排放行業，面臨著巨大的減排壓力。碳捕集、利用與封存（CCUS）技術是實現化石能源低碳化利用的關鍵路徑，其中化學吸收法是目前技術成熟度最高、應用最廣的碳捕集技術。然而，長期以來，石化行業在采用化學吸收法進行二氧化碳捕集時，缺乏統一、規范的技術標準，導致工程設計、設備選型、操作運行及安全環保等方面存在諸多差異，制約了該技術的規模化應用和產業化發展。本標準正是在此背景下應運而生。關鍵詞石化行業；碳捕集；化學吸收法；二氧化碳；技術規范；標準研制；CCUS；碳中和Keywords:PetrochemicalIndustry;CarbonCapture;ChemicalAbsorptionMethod;CarbonDioxide;TechnicalSpecification;StandardDevelopment;CCUS;CarbonNeutrality正文1.引言在全球應對氣候變化的共同行動中，二氧化碳（CO?）等溫室氣體的減排已成為國際共識。中國作為負責任的大國，明確提出了“雙碳”目標，即力爭于2030年前實現碳達峰，努力爭取2060年前實現碳中和。石化行業作為國民經濟的支柱產業，同時也是重要的碳排放源，其生產過程（如煉油、乙烯生產、化肥生產等）排放的CO?約占全國工業排放總量的10%-15%。因此，石化行業的深度減排是實現“雙碳”目標的關鍵環節。在眾多減排技術中，碳捕集、利用與封存（CCUS）技術被認為是實現化石能源大規模低碳化利用的托底技術。而在各類碳捕集技術中，化學吸收法因其技術成熟、應用廣泛、CO?捕集率高、選擇性好等優點，成為目前工業上處理低分壓、高流量煙氣的最佳選擇之一，也是石化行業尾氣CO?捕集最常用的技術路徑。然而，在《石化行業二氧化碳捕集技術規范化學吸收法》（SH/T5004-2025）發布之前，國內尚無專門針對石化行業此技術路徑的統一標準。企業往往參考《二氧化碳捕集、利用與封存術語》（GB/T39219-2020）、《煙氣二氧化碳捕集裝置通用技術要求》（T/CPCIFXXXX）等一般性標準或團體標準，導致在工程實踐中，對于吸收劑性能評價、工藝設計裕量、設備選型材質等級、能耗計算基準、溶劑降解產物管理及安全排放限值等關鍵環節，缺乏權威、統一的技術規范。這在一定程度上造成了資源浪費，增加了安全環保風險，并阻礙了技術的標準化、規模化推廣。因此，制定此行業標準，是規范市場、引導技術發展的迫切需求。2.標準研制背景與意義2.1國家政策驅動《“十四五”工業綠色發展規劃》明確提出要“加快碳捕集、利用與封存關鍵技術研發和示范應用”。生態環境部發布的《碳排放權交易管理辦法（試行）》將石化行業納入碳排放權交易體系，使得碳減排直接關聯企業經濟效益。國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》更是將工業領域碳達峰行動作為重點任務，要求“推進石化化工等行業節能降碳”。這一系列政策文件為CCUS技術在石化行業的應用奠定了堅實的政策基礎，并催生了對相關技術標準化的強烈需求。2.2行業發展需求石化企業正面臨從“高碳”向“低碳”轉型的巨大壓力。化學吸收法捕集CO?不僅可以產出高純度CO?產品（可作為食品級CO?、驅油介質或化工原料），實現碳資源化利用，也是企業履行社會責任、降低碳履約成本、提升綠色競爭力的重要途徑。缺乏統一標準，使得企業在進行技術路線選擇、項目規劃和工程設計時無所適從，也導致不同項目之間缺乏可比性，不利于行業整體技術水平的提升。SH/T5004-2025的出臺，為行業提供了“標尺”和“指南”，有助于降低項目風險、保障工程質量、促進技術迭代。2.3技術成熟度要求化學吸收法在石化行業已有數十年的應用歷史，例如在合成氨裝置、氫氣裝置、制氫裝置中均有應用。但早期的應用多集中于工藝氣中CO?脫除，而非針對低濃度煙氣（如鍋爐煙氣、加熱爐煙氣）的大規模捕集。近年來，隨著煤化工、煉化一體化項目的增多，以及碳減排壓力的加大，針對石化行業高濃度（如催化裂化再生煙氣、乙烯裂解爐煙氣）和低濃度（如自備電廠煙氣）CO?源進行捕集的需求日益增多。技術體系的不斷成熟，為標準的制定提供了豐富的實踐數據和案例支撐，使標準化工作具備了科學性和可行性。3.標準主要內容與技術要求SH/T5004-2025《石化行業二氧化碳捕集技術規范化學吸收法》是一部全面、系統的工程性技術規范，主要包含以下核心內容：3.1范圍與規范性引用文件標準明確規定了采用化學吸收法對石化行業生產過程中排放的煙道氣、工藝尾氣等進行二氧化碳捕集的工藝設計、設備選型、公用工程、儀表與控制系統、安全與環保等方面的基本技術要求。標準適用于新建、改建和擴建的石化企業二氧化碳捕集工程項目，并引用了《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271）、《石油化工企業設計防火標準》（GB50160）、《壓力容器》（GB150）等一系列現行國家和行業標準，確保了標準的嚴謹性和協調性。3.2術語和定義為了統一理解，標準對“化學吸收法”、“吸收劑”、“富液”、“貧液”、“再生熱耗”、“溶劑損耗”等關鍵術語進行了明確定義。例如，化學吸收法被定義為利用堿性溶液（常用胺基溶液、熱鉀堿溶液等）與CO?發生可逆化學反應，實現CO?從氣相向液相轉移，再通過加熱使反應逆向進行而釋放出高純度CO?并再生吸收劑的方法。這對后續技術條款的理解至關重要。3.3總體要求與工藝設計這是標準的精髓所在。它從項目總圖、工藝方案選擇、物料與能量平衡計算等方面提出了系統要求。*吸收劑選型要求：要求選擇具有高CO?吸收容量、低再生能耗、低腐蝕性、低降解率、低揮發性的吸收劑。標準特別強調了對氨基溶液（如MEA、MDEA、Sulfinol等配方溶劑）的性能評價指標和方法，要求供應商提供完整的性能數據及環境影響評估報告。*關鍵工藝參數：對吸收塔的液氣比、吸收溫度、操作壓力；再生塔的溫度、壓力、再沸器熱負荷、回流比等關鍵設計參數給出了推薦性范圍或算法。特別是對再生熱耗（GJ/tCO?）這一核心能耗指標，提出了符合當前先進水平的要求，旨在引導技術向高效率、低能耗方向發展。*工藝單元設計：詳細規定了預處理單元（脫硫、脫硝、除塵）、吸收單元、再生單元、溶劑凈化單元、CO?提純與干燥單元的設計要點。例如，針對石化煙氣中常見的SO?和NO?等雜質，規定了預處理應達到的濃度限值，以避免吸收劑降解和設備腐蝕。同時，對溶劑凈化系統的設計提出了要求，以應對吸收劑熱降解、氧化降解和機械夾帶導致的損耗問題，實現溶劑的清潔再生和循環利用。3.4關鍵設備與材料選擇標準對核心設備的設計與選材提出了嚴格要求，以確保裝置的長期穩定運行和安全可靠性。*吸收塔、再生塔：推薦采用填料塔或板式塔，并規定了在不同工況下對填料阻力、傳質效率、液泛因子等性能指標的要求。對塔的材質選擇，特別指出了抗胺應力腐蝕開裂（AmineSCC）和CO?腐蝕的選材原則（如使用不銹鋼、雙相不銹鋼等）。*換熱器：對貧富液換熱器、再沸器、氣體冷卻器等關鍵換熱設備，要求考慮溶液結垢、腐蝕和熱應力的影響，提出采用特定管徑、壁厚、材質（如304/316L）以及控制流速以減少腐蝕和結垢的設計要求。*泵、閥門與管道：要求密封性強、耐腐蝕、適應溶液介質特性。對含有胺液的管道，提出了后熱處理、光管表面處理等特殊焊接要求和檢驗標準。3.5公用工程、儀表與控制*公用工程：明確了水、電、汽（蒸汽）等公用工程的消耗指標要求，并鼓勵余熱回收利用，以降低整體碳捕集成本。*儀表與控制：要求設置完善的集散控制系統（DCS）和安全儀表系統（SIS）。重點對吸收塔液位、再生塔壓力、再沸器溫度、CO?產品氣純度與流量、溶劑濃度、pH值、鐵離子濃度等關鍵參數進行在線監測和控制。標準還特別強調了溶劑泄漏檢測報警系統（如胺蒸氣檢測器）的設置要求，以保障人員安全和環境安全。3.6安全與環保要求這是標準中不可或缺的強制性部分。*安全：基于化學吸收法中溶劑（胺液）的化學特性（如易燃、有毒、腐蝕性），規定了平面布置防火間距、泄漏應急處理、現場洗消設施、個人防護裝備（PPE）以及關鍵的作業安全規程。要求對溶劑儲罐區設置圍堰和相應排放系統。*環保：對裝置排放的廢氣（如再生塔頂酸性氣體、尾氣洗滌塔廢氣中的氨或胺霧）、廢液（如廢溶劑、沖洗水）以及廢固（如廢活性炭、廢吸附劑）的排放標準和處置要求進行了規定，要求符合《石油化學工業污染物排放標準》（GB31571）等相關環保標準。4.主要參與單位介紹——中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院作為本標準的核心起草單位之一，中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院（簡稱石科院，RIPP）在其中扮演了關鍵的技術引領和組織協調角色。石科院是中國石化直屬的研究機構，成立于1956年，是國內歷史最悠久、規模最大、綜合實力最強的石化科技研發機構之一，在煉油、化工、環保及新能源技術領域享有盛譽。專業背景與優勢：石科院長期深耕于煤化工、煉化一體化領域的酸性氣體凈化與碳捕集技術。早在上世紀80年代，石科院就開始研究富含H?S和CO?的氣體凈化技術，開發了具有自主知識產權的復合胺液配方技術，并在國內多家煉廠和化肥廠的脫硫脫碳裝置成功應用。在CCUS技術方面，石科院是國內最早開展大規模CO?捕集技術工程化研究的單位之一。標準研制中的貢獻：1.技術方案提供：石科院將其在化學吸收法領域多年積累的科研成果（如高效低能耗胺液配方、溶劑凈化再生技術、穩定操作工藝等）轉化為標準條款，為標準的先進性提供了技術保障。2.技術指標驗證：利用其先進的實驗平臺（如從微型反應到中試驗證裝置），對標準中提出的關鍵技術指標（如再生熱耗、溶劑降解速率、腐蝕速率、CO?捕集率等）進行了大量的數據采集和驗證工作，確保了技術指標的科學性和可行性。3.組織與協調：作為行業內的權威機構，石科院負責組織了多次標準研討會、審查會，邀請了國內主要石化企業、工程設計公司（如SEI、洛陽院等）、高校（如中國石油大學）及相關設備制造商共同參與，廣泛聽取了各方意見，協調了不同利益相關方的訴求，最終形成了行業共識。4.工程應用反饋：石科院將標準草案在多個示范項目中（如齊魯石化、勝利油田等CO?捕集項目）進行實踐應用檢驗，收集了現場操作人員的反饋意見，對標準進行了多輪修改和完善，使其更加貼近工程實際，具備極強的實用性和可操作性。石科院的參與，使得本標準不僅立足于當前的技術水平，更兼顧了未來技術發展的方向，體現了“標準引領產業升級”的核心理念。5.結論與展望SH/T5004-2025《石化行業二氧化碳捕集技術規范化學吸收法》的發布，標志著我國石化行業CO?捕集技術標準化工作邁出了里程碑式的一步。該標準系統覆蓋了從工藝設計、設備選型到安全環保的全流程技術要求，填補了行業專用標準的空白，為石化企業建設、運行和維護化學吸收法碳捕集裝置提供了權威、全面、科學的技術依據。核心價值與意義：*統一技術“度量衡”：解決了過去無標可依、各自為戰的局面，使得不同項目的設計、建設和運營有了統一的技術準則，提升了行業整體的工程質量和安全性。*降低技術應用門檻：為有意向引入CCUS技術的中小石化企業提供了清晰的“路線圖”和“操作手冊”，有助于加速該技術在行業內的普及。*促進技術創新：通過對能耗、吸收劑性能等核心指標的規定，引導技術向更低成本、更高效、更環保的方向發展。標準提出的若干“推薦值”為未來技術迭代指明了方向，也激勵科研機構和企業開發更先進的技術。*支撐雙碳目標：標準為石化行業大規模應用CCUS技術清除了技術障礙，是保障國家碳達峰、碳中和目標實現的基礎性標準之一。展望未來：1.配套標準的健全：本標準的實施將有賴于一系列配套細則的出臺，例如《石化行業CO?捕集系統能耗計算方法》、《胺基吸收劑性能評價及驗收標準》等，將形成一個完整的標準體系。2.數字化與智能化：隨著數字孿生、人工智能技術的發展，未來的標準修訂將會融入智能控制、預測性維護等要求，進一步提