氨合成技术开发聚焦大型化

654262293 · 发表于 2017-11-1 18:15:31

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氨合成技术开发聚焦大型化

作者/来源：中国化工报日期： 2017-11-01 点击率：7

当下，大型化已经成为氨合成技术主流发展方向，国外工艺技术在大型、超大型化以及节能降耗方面不断突破发展，国内进展也十分迅速。此外，氨合成催化剂，电化学常温、常压合成氨，化学模拟生物固氮等氨合成技术方向也在不断探索中。这是中国化工报记者从近日于上海举办的2017（第五届）中国国际化肥市场论坛暨首届合成氨产业链高层论坛上获得的信息。
国外走在前列
石油和化学工业规划院院长助理李志坚指出，目前氨合成技术开发主要围绕两大重点：一是从工艺上提高氨净值、节能水平，逐步迈向大型化；二是继续拓展氨合成催化剂，如新型铁基催化剂、含钴催化剂、钌催化剂等合成催化剂的突破。
据李志坚介绍，目前国外用于老厂更新换代、上大换小的主流新建合成氨装置单系列规模在3000~4000吨/天，并进一步向5000吨/天发展。国际上用于大型氨合成装置的代表性低能耗制氨工艺有：美国KBR工艺、丹麦托普索工艺、瑞士卡萨利工艺、德国伍德工艺等。
其中，丹麦托普索公司在建装置最大规模3500吨/天，已完成5000吨/天工艺包设计；催化剂仍推荐铁基催化剂，且正在进行基于BN和Si3N4的钌催化剂开发，但尚未产业化。瑞士卡萨利工艺是目前我国应用较多的一种氨合成技术，该工艺在国内Kellogg流程大型合成氨厂合成塔改造中有多家应用实例，同时还参与过热壁塔钌催化剂合成塔的改造项目，积累了丰富的设计和生产运行经验。德国伍德开发了双压氨合成工艺，已建成世界首套3300吨/天合成氨装置。
我国进步迅速
目前，我国60万~70万吨/年等级的氨合成装置已实现国产化。李志坚表示，由于主要是煤气化工艺和往复式压缩机造成的气体质量较差，装置规模偏小，操作弹性要求较高等问题，国内氨合成工艺多年来随着整体技术进步，特别是针对以煤头为原料的合成氨厂，逐步形成了采用洁净煤气化合成氨的中国特色，实践经验丰富，案例多，已经初步具备了大型化开发的条件。
如南京国昌已在国内建成30多套氨合成装置，最大规模60万吨/年，完成了100万吨/年氨合成方案。南京聚拓已在国内建成20多套氨合成装置，其中最大规模可达到2000吨/天，预期可达2400吨/天（即80万吨/年），其120万吨/年氨合成工艺包也已经完成。湖南安淳已在国内建成多套氨合成装置，最大规模为80万吨/年。阳煤正元已建成了阳煤沧州正元化肥有限公司60万吨/年合成氨项目。
李志坚表示，我国氨合成技术近中期内也将适应氨合成装置大型化趋势，开发更大规模的节能型工艺；更加强调节约投资、节能和环保。合成氨能耗将不断向理论能耗靠近。
据记者了解，“十三五”时期，我国氨合成新建装置的主流规模为60万吨/年。100万吨级/年合成氨国产化示范工作已列入工业和信息化部《石化和化学工业发展规划（2016~2020）》。
三方面正在探索
李志坚介绍，合成氨技术正在进行以下三方面的探索：一是氨合成催化剂，特别是低温高活性催化剂如钌基催化剂，以期实现更低温度、更低压力、更高效率地合成氨。目前，该催化剂的实验室水平已可做到200℃，5MPa下取得氨净值高于10%的效果。二是电化学常温、常压合成氨。目前电化学应用于合成氨尚在探索阶段，如果未来和可再生能源结合，将具有较好的应用前景。三是化学模拟生物固氮，目前仍然处于探索阶段。
李志坚表示，这三类技术一旦有突破，将会对合成氨行业产生颠覆性影响，投资成本、排放以及能耗水平都将极大降低。