3.2.1 Введение

Аммиак (NH₃) является одним из основных веществ, применяемых в промышленности, и наиболее важным источником связанного азота для дальнейшего производства азотсодержащих соединений. Газообразный аммиак используется как удобрение, при производстве бумажной массы, азотной кислоты и нитратов, эфиров азотной кислоты и нитросоединений, взрывчатых веществ различного типа, а также в качестве хладагента. Из аммиака получают амины, амиды и многие другие органические соединения, например, мочевину (Межправительственная, 2006). Россия является крупным производителем аммиака, обеспечивая не только внутренние потребности страны, но и значительные экспортные поставки за рубеж (Золотарев П. с соавт., 2003).

Вопросы методологии

Производство аммиака может представлять собой крупный неэнергетический источник промышленных выбросов CO₂. Современный процесс промышленного получения аммиака основан на его прямом синтезе из азота (N₂) и водорода (H₂). Производство аммиака в промышленных условиях в общем виде включает следующие основные стадии (Межправительственная, 2006; ИнфоМайн, 2013; Мельников Е.Я. с соавт., 1983; Фримантл М., 1998; Бесков В.С., 1999):

1) очистка природного газа от сернистых соединений каталитическим гидрированием их до H₂S с его последующим поглощением ZnO;

2) каталитическая паровая конденсация природного газа при повышенном давлении в трубчатой печи (первичный риформинг: СH₄ + H₂O = CO + 3H₂; CO + H₂O = CO₂ + H₂);

3) каталитическая паровоздушная конверсия остаточного метана в шахтном конверторе (вторичный риформинг) при повышенных давлении и температуре (на этом этапе водород обогащается азотом воздуха для получения смеси состава H₂:N₂ = 3, поступающей на синтез NH₃);

4) каталитическая конверсия CO в присутствии водяных паров до CO₂ и H₂ сначала при температуре более 400 ^оC на катализаторе Fe-Cr, затем при температуре 200 - 260 ^оC на катализаторе Zn-Cr-Cu;

5) очистка H₂ от CO₂ адсорбцией раствором моноэтаноламина (МЭА) или горячим раствором K₂CO₃ или сульфинола (алканоламин и тетрагидротиофендиоксид) или других веществ;

6) очистка газа от остаточных CO и CO₂ путем каталитического гидрирования;

7) компримирование очищенного газа до 30 МПа и каталитический синтез аммиака при 420 - 500 ^оC.

В результате химических реакций в качестве побочного продукта синтеза водорода образуется диоксид углерода (CO₂) - это основной источник прямых выбросов парниковых газов при промышленном производстве аммиака. Для поддержания необходимых технологических параметров процесса используется энергия, получаемая в результате сжигания топлива. Все выбросы от производства аммиака: выбросы, связанные с химическим процессом, и выбросы в результате сжигания топлива должны учитываться в секторе ППИП.

Заводы, использующие для производства аммиака готовый водород и не производящие его из углеводородов, не дают выбросов CO₂ от процесса синтеза аммиака. Некоторое количество CO₂ также может выделяться на стадии очистки водорода от диоксида углерода при регенерации CO₂ из промывного раствора скруббера; в меньшем количестве выбросы происходят при отгонке конденсата (Межправительственная, 2006; Мельников Е.Я. с соавт., 1983; Фримантл, - М.: 1998).

Если на предприятии установлена и используется технология улавливания CO₂, то в эффективной практике при расчете выбросов 2 уровня следует вычитать количество улавливаемого CO₂. В большинстве случаев методики, которые учитывают улавливание CO₂, должны принимать во внимание, что выбросы CO₂, улавливаемые при производстве, могут быть связаны как со сжиганием, так и с процессом. Однако в случае производства аммиака нет разницы между выбросами от топлива и от исходного сырья - все они учитываются в секторе ППИП. Подобным же образом, весь уловленный CO₂ должен быть учтен в секторе ППИП. Дополнительную информацию об улавливании и хранении CO₂ см. в разделе 1.2.2. При оценках 1 уровня предполагается, что CO₂ не улавливается и не размещается на хранение (Межправительственная, 2006).