SHT 5004-2025 石化行业 二氧化碳捕集技术规范 化学吸收法标准立项发展报告

标题：石化行业二氧化碳捕集技术规范化学吸收法标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:TechnicalSpecificationforCarbonDioxideCaptureinPetrochemicalIndustry-ChemicalAbsorptionMethod摘要本报告旨在全面阐述行业标准《石化行业二氧化碳捕集技术规范化学吸收法》（SH/T5004-2025）的立项背景、研制过程、技术内涵及其对行业发展的深远影响。随着全球气候变化问题日益严峻，碳达峰、碳中和目标已成为我国重大战略决策。石化行业作为高碳排放行业，面临着巨大的减排压力。碳捕集、利用与封存（CCUS）技术是实现化石能源低碳化利用的关键路径，其中化学吸收法是目前技术成熟度最高、应用最广的碳捕集技术。然而，长期以来，石化行业在采用化学吸收法进行二氧化碳捕集时，缺乏统一、规范的技术标准，导致工程设计、设备选型、操作运行及安全环保等方面存在诸多差异，制约了该技术的规模化应用和产业化发展。本标准正是在此背景下应运而生。关键词石化行业；碳捕集；化学吸收法；二氧化碳；技术规范；标准研制；CCUS；碳中和Keywords:PetrochemicalIndustry;CarbonCapture;ChemicalAbsorptionMethod;CarbonDioxide;TechnicalSpecification;StandardDevelopment;CCUS;CarbonNeutrality正文1.引言在全球应对气候变化的共同行动中，二氧化碳（CO₂）等温室气体的减排已成为国际共识。中国作为负责任的大国，明确提出了“双碳”目标，即力争于2030年前实现碳达峰，努力争取2060年前实现碳中和。石化行业作为国民经济的支柱产业，同时也是重要的碳排放源，其生产过程（如炼油、乙烯生产、化肥生产等）排放的CO₂约占全国工业排放总量的10%-15%。因此，石化行业的深度减排是实现“双碳”目标的关键环节。在众多减排技术中，碳捕集、利用与封存（CCUS）技术被认为是实现化石能源大规模低碳化利用的托底技术。而在各类碳捕集技术中，化学吸收法因其技术成熟、应用广泛、CO₂捕集率高、选择性好等优点，成为目前工业上处理低分压、高流量烟气的最佳选择之一，也是石化行业尾气CO₂捕集最常用的技术路径。然而，在《石化行业二氧化碳捕集技术规范化学吸收法》（SH/T5004-2025）发布之前，国内尚无专门针对石化行业此技术路径的统一标准。企业往往参考《二氧化碳捕集、利用与封存术语》（GB/T39219-2020）、《烟气二氧化碳捕集装置通用技术要求》（T/CPCIFXXXX）等一般性标准或团体标准，导致在工程实践中，对于吸收剂性能评价、工艺设计裕量、设备选型材质等级、能耗计算基准、溶剂降解产物管理及安全排放限值等关键环节，缺乏权威、统一的技术规范。这在一定程度上造成了资源浪费，增加了安全环保风险，并阻碍了技术的标准化、规模化推广。因此，制定此行业标准，是规范市场、引导技术发展的迫切需求。2.标准研制背景与意义2.1国家政策驱动《“十四五”工业绿色发展规划》明确提出要“加快碳捕集、利用与封存关键技术研发和示范应用”。生态环境部发布的《碳排放权交易管理办法（试行）》将石化行业纳入碳排放权交易体系，使得碳减排直接关联企业经济效益。国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》更是将工业领域碳达峰行动作为重点任务，要求“推进石化化工等行业节能降碳”。这一系列政策文件为CCUS技术在石化行业的应用奠定了坚实的政策基础，并催生了对相关技术标准化的强烈需求。2.2行业发展需求石化企业正面临从“高碳”向“低碳”转型的巨大压力。化学吸收法捕集CO₂不仅可以产出高纯度CO₂产品（可作为食品级CO₂、驱油介质或化工原料），实现碳资源化利用，也是企业履行社会责任、降低碳履约成本、提升绿色竞争力的重要途径。缺乏统一标准，使得企业在进行技术路线选择、项目规划和工程设计时无所适从，也导致不同项目之间缺乏可比性，不利于行业整体技术水平的提升。SH/T5004-2025的出台，为行业提供了“标尺”和“指南”，有助于降低项目风险、保障工程质量、促进技术迭代。2.3技术成熟度要求化学吸收法在石化行业已有数十年的应用历史，例如在合成氨装置、氢气装置、制氢装置中均有应用。但早期的应用多集中于工艺气中CO₂脱除，而非针对低浓度烟气（如锅炉烟气、加热炉烟气）的大规模捕集。近年来，随着煤化工、炼化一体化项目的增多，以及碳减排压力的加大，针对石化行业高浓度（如催化裂化再生烟气、乙烯裂解炉烟气）和低浓度（如自备电厂烟气）CO₂源进行捕集的需求日益增多。技术体系的不断成熟，为标准的制定提供了丰富的实践数据和案例支撑，使标准化工作具备了科学性和可行性。3.标准主要内容与技术要求SH/T5004-2025《石化行业二氧化碳捕集技术规范化学吸收法》是一部全面、系统的工程性技术规范，主要包含以下核心内容：3.1范围与规范性引用文件标准明确规定了采用化学吸收法对石化行业生产过程中排放的烟道气、工艺尾气等进行二氧化碳捕集的工艺设计、设备选型、公用工程、仪表与控制系统、安全与环保等方面的基本技术要求。标准适用于新建、改建和扩建的石化企业二氧化碳捕集工程项目，并引用了《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271）、《石油化工企业设计防火标准》（GB50160）、《压力容器》（GB150）等一系列现行国家和行业标准，确保了标准的严谨性和协调性。3.2术语和定义为了统一理解，标准对“化学吸收法”、“吸收剂”、“富液”、“贫液”、“再生热耗”、“溶剂损耗”等关键术语进行了明确定义。例如，化学吸收法被定义为利用碱性溶液（常用胺基溶液、热钾碱溶液等）与CO₂发生可逆化学反应，实现CO₂从气相向液相转移，再通过加热使反应逆向进行而释放出高纯度CO₂并再生吸收剂的方法。这对后续技术条款的理解至关重要。3.3总体要求与工艺设计这是标准的精髓所在。它从项目总图、工艺方案选择、物料与能量平衡计算等方面提出了系统要求。*吸收剂选型要求：要求选择具有高CO₂吸收容量、低再生能耗、低腐蚀性、低降解率、低挥发性的吸收剂。标准特别强调了对氨基溶液（如MEA、MDEA、Sulfinol等配方溶剂）的性能评价指标和方法，要求供应商提供完整的性能数据及环境影响评估报告。*关键工艺参数：对吸收塔的液气比、吸收温度、操作压力；再生塔的温度、压力、再沸器热负荷、回流比等关键设计参数给出了推荐性范围或算法。特别是对再生热耗（GJ/tCO₂）这一核心能耗指标，提出了符合当前先进水平的要求，旨在引导技术向高效率、低能耗方向发展。*工艺单元设计：详细规定了预处理单元（脱硫、脱硝、除尘）、吸收单元、再生单元、溶剂净化单元、CO₂提纯与干燥单元的设计要点。例如，针对石化烟气中常见的SO₂和NOₓ等杂质，规定了预处理应达到的浓度限值，以避免吸收剂降解和设备腐蚀。同时，对溶剂净化系统的设计提出了要求，以应对吸收剂热降解、氧化降解和机械夹带导致的损耗问题，实现溶剂的清洁再生和循环利用。3.4关键设备与材料选择标准对核心设备的设计与选材提出了严格要求，以确保装置的长期稳定运行和安全可靠性。*吸收塔、再生塔：推荐采用填料塔或板式塔，并规定了在不同工况下对填料阻力、传质效率、液泛因子等性能指标的要求。对塔的材质选择，特别指出了抗胺应力腐蚀开裂（AmineSCC）和CO₂腐蚀的选材原则（如使用不锈钢、双相不锈钢等）。*换热器：对贫富液换热器、再沸器、气体冷却器等关键换热设备，要求考虑溶液结垢、腐蚀和热应力的影响，提出采用特定管径、壁厚、材质（如304/316L）以及控制流速以减少腐蚀和结垢的设计要求。*泵、阀门与管道：要求密封性强、耐腐蚀、适应溶液介质特性。对含有胺液的管道，提出了后热处理、光管表面处理等特殊焊接要求和检验标准。3.5公用工程、仪表与控制*公用工程：明确了水、电、汽（蒸汽）等公用工程的消耗指标要求，并鼓励余热回收利用，以降低整体碳捕集成本。*仪表与控制：要求设置完善的集散控制系统（DCS）和安全仪表系统（SIS）。重点对吸收塔液位、再生塔压力、再沸器温度、CO₂产品气纯度与流量、溶剂浓度、pH值、铁离子浓度等关键参数进行在线监测和控制。标准还特别强调了溶剂泄漏检测报警系统（如胺蒸气检测器）的设置要求，以保障人员安全和环境安全。3.6安全与环保要求这是标准中不可或缺的强制性部分。*安全：基于化学吸收法中溶剂（胺液）的化学特性（如易燃、有毒、腐蚀性），规定了平面布置防火间距、泄漏应急处理、现场洗消设施、个人防护装备（PPE）以及关键的作业安全规程。要求对溶剂储罐区设置围堰和相应排放系统。*环保：对装置排放的废气（如再生塔顶酸性气体、尾气洗涤塔废气中的氨或胺雾）、废液（如废溶剂、冲洗水）以及废固（如废活性炭、废吸附剂）的排放标准和处置要求进行了规定，要求符合《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571）等相关环保标准。4.主要参与单位介绍——中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院作为本标准的核心起草单位之一，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院（简称石科院，RIPP）在其中扮演了关键的技术引领和组织协调角色。石科院是中国石化直属的研究机构，成立于1956年，是国内历史最悠久、规模最大、综合实力最强的石化科技研发机构之一，在炼油、化工、环保及新能源技术领域享有盛誉。专业背景与优势：石科院长期深耕于煤化工、炼化一体化领域的酸性气体净化与碳捕集技术。早在上世纪80年代，石科院就开始研究富含H₂S和CO₂的气体净化技术，开发了具有自主知识产权的复合胺液配方技术，并在国内多家炼厂和化肥厂的脱硫脱碳装置成功应用。在CCUS技术方面，石科院是国内最早开展大规模CO₂捕集技术工程化研究的单位之一。标准研制中的贡献：1.技术方案提供：石科院将其在化学吸收法领域多年积累的科研成果（如高效低能耗胺液配方、溶剂净化再生技术、稳定操作工艺等）转化为标准条款，为标准的先进性提供了技术保障。2.技术指标验证：利用其先进的实验平台（如从微型反应到中试验证装置），对标准中提出的关键技术指标（如再生热耗、溶剂降解速率、腐蚀速率、CO₂捕集率等）进行了大量的数据采集和验证工作，确保了技术指标的科学性和可行性。3.组织与协调：作为行业内的权威机构，石科院负责组织了多次标准研讨会、审查会，邀请了国内主要石化企业、工程设计公司（如SEI、洛阳院等）、高校（如中国石油大学）及相关设备制造商共同参与，广泛听取了各方意见，协调了不同利益相关方的诉求，最终形成了行业共识。4.工程应用反馈：石科院将标准草案在多个示范项目中（如齐鲁石化、胜利油田等CO₂捕集项目）进行实践应用检验，收集了现场操作人员的反馈意见，对标准进行了多轮修改和完善，使其更加贴近工程实际，具备极强的实用性和可操作性。石科院的参与，使得本标准不仅立足于当前的技术水平，更兼顾了未来技术发展的方向，体现了“标准引领产业升级”的核心理念。5.结论与展望SH/T5004-2025《石化行业二氧化碳捕集技术规范化学吸收法》的发布，标志着我国石化行业CO₂捕集技术标准化工作迈出了里程碑式的一步。该标准系统覆盖了从工艺设计、设备选型到安全环保的全流程技术要求，填补了行业专用标准的空白，为石化企业建设、运行和维护化学吸收法碳捕集装置提供了权威、全面、科学的技术依据。核心价值与意义：*统一技术“度量衡”：解决了过去无标可依、各自为战的局面，使得不同项目的设计、建设和运营有了统一的技术准则，提升了行业整体的工程质量和安全性。*降低技术应用门槛：为有意向引入CCUS技术的中小石化企业提供了清晰的“路线图”和“操作手册”，有助于加速该技术在行业内的普及。*促进技术创新：通过对能耗、吸收剂性能等核心指标的规定，引导技术向更低成本、更高效、更环保的方向发展。标准提出的若干“推荐值”为未来技术迭代指明了方向，也激励科研机构和企业开发更先进的技术。*支撑双碳目标：标准为石化行业大规模应用CCUS技术清除了技术障碍，是保障国家碳达峰、碳中和目标实现的基础性标准之一。展望未来：1.配套标准的健全：本标准的实施将有赖于一系列配套细则的出台，例如《石化行业CO₂捕集系统能耗计算方法》、《胺基吸收剂性能评价及验收标准》等，将形成一个完整的标准体系。2.数字化与智能化：随着数字孪生、人工智能技术的发展，未来的标准修订将会融入智能控制、预测性维护等要求，进一步提