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[资源分享] 【海川化工资讯】首套铁钌接力催化氨合成工业装置通过大考

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首套铁钌接力催化氨合成工业装置通过大考


4月20~23日,江苏禾友化工有限公司DN1800工业铁钌接力催化氨合成系统通过了中国石油和化学工业联合会组织的72小时现场考核标定。标定结果显示,该装置各项运行指标优于该公司原有装置水平,反应压力降低80%,综合测算氨成本下降逾230元,节能效果、经济效益以及安全水平均显著提升。

  

这是我国首次采用具有完全自主知识产权的钌基氨合成催化剂、“两铁两钌”催化剂装填技术及氨合成反应器建设的合成氨装置。专家表示,该系统的突出优势是利用铁钌接力催化的高效催化,在低温低压高惰性气体含量的反应条件下,依然可以获得高氨净值。

 

发表于 2020-4-28 00:28:10

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发表于 2020-4-28 00:29:13

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Peterpaul彼得保罗
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该系统是在江苏禾友化工原有12万吨/年合成氨装置上经过改造升级首次实现工业化运行的。装置于2019年7月一次开车成功,运行至今已超过6000小时。运行数据显示,与原有装置相比,改造后的新装置氨合成系统操作压力为12.7MPa,比原有装置降低80%;在总塔空速7463h??、惰性气体含量14.9 vol %和氢氮比2.7的条件下,氨净值达14.5vol%,提高35%以上;吨氨原料标准煤耗1084kgce,降低7.4%;吨氨电耗1204kW·h,下降约7.8%;吨氨副产蒸汽达992kg,增加48.3%。

  

专家表示,这项技术打破了美国公司在钌系催化剂工业化应用上的将近30年的技术垄断,通过采用新一代钌基催化剂,以铁钌接力催化的方式大幅降低了氨合成过程中的压力和温度,从而有效降低能耗、物耗。

 

发表于 2020-4-28 00:29:19

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目前,我国合成氨年产量为5600万吨,采用的是传统铁基催化剂高温高压反应工艺和设备。这项创新性的技术突破打破了合成氨工业降耗增效的技术瓶颈,为行业现实节能降耗提供了全新的技术路线。同时氨又是氢能源的高效载体,能贯通传统化工产业和氢能源产业,将有力地支撑我国合成氨工业技术升级换代,为实现国家能源结构的多元化发展、保障国家粮食安全和能源安全作出重要贡献。

  

据悉,基于钌基氨合成催化剂的低压等压氨合成反应器成套系统已列入工业和信息化部2019年底发布的《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2019年版)》。

 

发表于 2020-4-28 00:29:43

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我国合成氨技术获突破性创新,打破美国公司近30年技术垄断!
原创 李闻芝  中国化工报  今天

 

发表于 2020-4-28 00:30:19

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我国新型钌系催化剂获重大技术突破



金融界
2018年3月8日 · 金融界网站官方账号 优质财经领域创作者
中证网讯(记者江钰铃)3月7日,中国石油与化学工业联合会组织专家标定考核会,我国首套低温低压钌系合成氨工业示范装置(江苏宿迁)完成72小时标定考核。

考核标定专家组认为,我国在钌系催化剂工业应用领域取得重大突破,该项技术打破了国外近30年的技术垄断,为我国5500万吨传统合成氨工业产能的转型升级与高质量发展奠定基础。

专家标定会报告认为,采用铁钌连串催化成套技术的万吨级氨合成装置,和国内同类铁基氨合成工艺相比,初步估算可产能提高约33.6%;吨氨综合能耗降低约0.22吨标准煤,每立方钌催化剂比铁基催化剂增产约6吨氨/天。这表明铁钌连串催化成套技术具有“三低一高”的特点,即在低温、低压和低氢氮比的条件下可获得高氨净值。

标定专家组组长、中国工程院院士舒兴田对标定结果给予了高度评价。他表示:“传统的合成氨工业采用铁系催化剂反应压力高、温度高、能耗高,效率低。三聚环保与福州大学组成的研发团队在高活性、高稳定性的钌系催化剂以及在铁钌连串催化成套技术上取得的突破,将支撑我国合成氨工业技术实现跨越式的进步。”

中国石油咨询中心高级工程师门存贵表示,目前,全世界只有美国的KBR公司掌握钌系催化剂工业化应用技术。我国在钌系催化剂上的突破,打破了国外近30年技术垄断,为我国合成氨工业产业转型升级提供了关键技术支撑。

中国证券报了解到,我国首套万吨级低温低压钌系合成氨工业示范装置,由北京三聚环保新材料股份有限公司和福州大学共同研发,委托江苏禾友化工有限公司建设。

 

发表于 2020-4-28 00:46:10

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研发团队负责人、福州大学化肥催化剂国家工程研究中心主任江莉龙告诉记者,这项技术是历经两代科研人20多年的艰苦努力,才获得研发成功。通过产学研深度融合,在禾友化工首次实现了万吨级工业示范,在降本、增效以及减排上显示出良好的发展前景,以年产18万吨合成氨为例测算,每年将为企业节省能源消耗3000多万元,提高产能33.6%以上,新增产值1亿多元。我国现有5500万吨合成氨产能也将面临全面的技术升级改造。

记者注意到,中国氮肥工业协会发布的《氮肥“十三五”发展指南》明确提出,到2020年,我国氮肥总产能控制在6100万吨(折纯),产能利用率提升至80%以上;大力发展高效环保新型增效氮肥,建成一批达世界先进水平的合成氨生产企业。所有合成氨企业能源消耗水平达到《合成氨单位产品能源消耗限额》指标要求。

业内分析人士认为,催化剂技术的突破是实现这一目标的技术关键。从技改设备投入、新型钌系催化剂的应用、综合效益提升以及完成国家规定减排指标四方面来看,该项技术突破将给传统合成氨产业带来上千亿的大“蛋糕”。

 

发表于 2020-4-28 00:46:31

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钌催化剂:科学家称其为有望“改变世界”新材料


科技成果早知道
2017年9月5日

主要胺类化合物(氨的衍生物)以其卓越的多功能性而闻名,是工业上重要的化合物,用于制备染料,洗涤剂和药物。尽管许多都是用含有镍,钯和铂的催化剂来改进合成,例如,很少有人成功地减少了二级和三级胺的形成和其他不需要的副产品。

现在,东京理工大学(Tokyo Tech)的研究人员开发了一种高选择性的催化剂,该催化剂由钌纳米颗粒(Ru / Nb2O5)支撑。在《美国化学学会期刊》上发表的一项研究中,研究小组证明了Ru / Nb2O5能够产生氨(NH3)和二氢(H2)的羰基化合物,而副产品的生成可以忽略不计。该研究比较了不同的催化剂可以将糠醛转化为糠醛的程度。这种反应是在工业规模上生产初级胺的最有用的方法之一。Ru / Nb2O5催化剂的表现优于其他所有类型的催化剂——显著的是,当氨在过量使用时,其收率达到99%。

 

发表于 2020-4-28 00:47:28

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即使在三次回收之后,Ru / Nb2O5催化剂也取得了一致的结果,连续的产量超过了90%。超催化效率被认为是由于钌在Nb2O5表面上的弱电子捐赠特性所致。东京科技大学材料和结构实验室的科学家们研究了新的催化剂如何有效地将生物量(以葡萄糖的形式)分解成25 - 2(氨基乙基)呋喃,一种用于生产的单体,之前使用镍基催化剂进行的实验导致了葡萄糖衍生原料(5 -羟甲基糠醛)50%左右的产量,与所谓的钌复合物结合使用的新催化剂产生了93%的产量。由于几乎没有观察到的副产品,Ru / Nb2O5代表了在清洁、大规模生产生物材料衍生材料方面的一个重大突破。关于这些初步发现的进一步研究已经开始。通过推动材料设计的边界,研究人员说,Ru / Nb2O5可以加速环保塑料,橡胶和耐热的芳纶纤维的生产。在未来,Ru / Nb2O5催化剂也可能会影响新型抗癌药物、抗细菌、农药、农药、化肥、生物油和生物燃料的发展。

 

发表于 2020-4-28 00:47:51

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中国科大成功制备钌单原子合金催化剂


央广安徽
2019年4月16日
中安在线、中安新闻客户端讯近日,记者从中国科学技术大学获悉,该校吴宇恩教授课题组运用创新工艺,在氧析出催化剂取得重大突破,为电解水制氢的工业化推进重要一步。

“终极能源”氢能市场化的关键一环是氢气高效廉价的制取。其中,电解水是最被看好的制备方式之一。然而,电解水过程中必需的高效廉价的氧气析出催化剂是当前面临的最困难挑战之一,氧析出常用的商用催化剂是二氧化铱。铱金属市价为240-250元/克,工业上通过二氧化铱电解水制氢成本是33-38元/千克,而转化为相同的能量所需的汽油成本是25-29元。这是高能、清洁、廉价的氢能源推广的重大阻碍。相比之下,另一个可作为催化关键元素的钌金属市价为19.5-20.5元/克,地球储量更丰富,价格更廉价,如果用于工业,能够有效降低氢气制备成本,便于其推广。

可惜的是,在强酸、强氧化性环境中,二氧化钌在高的工作电位下极易被氧化为四氧化钌,从而失去催化活性。最主要原因是二氧化钌中的晶格氧参与了产物氧气的析出。因此,开发出一种高活性和高稳定的钌单原子催化剂,是解决上述问题最有潜力的途径。

 

发表于 2020-4-28 00:49:31

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《自然﹒催化》四月刊封面:酸性电解液的环境中,在外加电位作用下,水分子吸附到活性位点单原子Ru上,在单原子Ru的催化下,电解水产生氧气。

 

发表于 2020-4-28 00:50:00

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近日中国科学技术大学吴宇恩教授课题组运用创新工艺,在氧析出催化剂取得重大突破,为电解水制氢的工业化推进重要一步,该成果被选为本月的《自然-催化》封面文章。钌基催化剂在酸性氧析出中的稳定性是一个公认的世界难题。吴宇恩教授团队早在2014年就开始研究钌元素的应用。为实现高效廉价的电解水制氢,该团队经过多年的实验探索,创新性地提出利用抗氧化能力和抗溶解能力强的铂基合金为载体,利用表面缺陷工程技术捕获和稳定单原子的方法成功制备了钌单原子合金催化剂,该钌单原子合金催化剂相对于商业钌基催化剂的过电位降低了大约30%,稳定性提高了近10倍。

新加坡国立大学化学系的杨文祥教授对该成果做出了很高的评价,认为吴宇恩教授团队的工作成功实现了“通过应力工程调控单原子钌的电子结构,从而进一步提高其在酸性氧析出中的活性和稳定性”。

在这项研究中,研究人员不仅成功实现了将单原子钌嵌入稳定合金载体中从而制备出高效催化剂,而且从中深受启发。吴宇恩教授表示,“利用金属/合金载体调控单原子电子结构的策略可以应用于其它反应体系中,这或许能为许多类似的科学问题提供思路。”专家也称,高效廉价制取氢气的一个圣杯即将被科研人员夺取,标志着向氢能广泛应用的绿色未来迈进了一大步。(记者 聂静洁)

 

发表于 2020-4-28 00:50:25

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应属重大技术突破

 

发表于 2020-4-28 08:46:10

点评

[attachimg]2373990[/attachimg]  详情 回复 发表于 2020-4-30 17:22
期待这一个也突破一下 ================== 【海川化工资讯】华中师范大学张礼知等发现超越哈伯法的低温合成氨新方法! https://bbs.hcbbs.com/thread-2951701-1-1.html (出处: 化海川流-海川化工论坛网)  详情 回复 发表于 2020-4-28 14:02
我记得前不久一个大学也有一个关于低温合成氨的研究 ================================= 如果工业化的话这个又是一个优势呢  详情 回复 发表于 2020-4-28 13:53
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谢谢分享

 

发表于 2020-4-28 09:32:08

点评

一直持续的研究 ====================== 低温合成氨催化剂工业试验成功 https://bbs.hcbbs.com/thread-1106194-1-1.html (出处: 化海川流-海川化工论坛网)  详情 回复 发表于 2020-4-28 13:54
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zqwqiwu123 发表于 2020-4-28 08:46
应属重大技术突破

我记得前不久一个大学也有一个关于低温合成氨的研究

=================================

如果工业化的话这个又是一个优势呢

 

发表于 2020-4-28 13:53:30

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一直持续的研究
======================
低温合成氨催化剂工业试验成功
https://bbs.hcbbs.com/thread-1106194-1-1.html
(出处: 化海川流-海川化工论坛网)

 

发表于 2020-4-28 13:54:06

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zqwqiwu123 发表于 2020-4-28 08:46
应属重大技术突破

期待这一个也突破一下

==================
【海川化工资讯】华中师范大学张礼知等发现超越哈伯法的低温合成氨新方法!
https://bbs.hcbbs.com/thread-2951701-1-1.html
(出处: 化海川流-海川化工论坛网)

 

发表于 2020-4-28 14:02:25

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zqwqiwu123 发表于 2020-4-28 08:46
应属重大技术突破

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发表于 2020-4-30 17:22:26

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专家组现场72小时考核标定结果显示:新建的工业“铁钌接力”氨合成系统在操作压力12.7MPa、总塔空速7463h-1和惰性气体含量14.9 vol %的条件下,氨净值达14.5vol%,整个系统压力降为0.4MPa;吨氨原料标准煤耗1084kgce、吨氨电耗1204kW·h、吨氨副产蒸汽达992kg。氨合成压力和催化剂床层热点温度大幅度降低,本质安全性显著提高;在低温、低压、低氢氮比和高惰性气体含量条件下,获得了高氨净值,比传统铁基氨合成技术在高温高压条件下的氨净值还提高35%以上。



专家组成员一致认为:世界首套以煤为原料的“铁钌接力催化”氨合成工业装置,“两铁两钌”催化剂装填技术及氨合成反应器工业运行安全稳定高效;钌催化剂床层及合成塔进出口气体温度、氨浓度、氨净值稳定;钌基氨合成催化剂活性高、性能稳定,成套工艺技术及装置完全满足工业合成氨连续安全高效生产要求。“铁钌接力催化”氨合成技术运行情况和现行国内外传统铁基合成氨技术相比,吨氨综合能耗显著降低,经济和社会效益显著,有利于合成氨工业升级换代。



此次考核标定通过视频会议和现场考察相结合的方式。专家组由中国科学院过程工程研究所研究员杨超、中国氮肥工业协会高工曹占高、中国矿业大学教授武建军3位专家组成。中国石油和化学工业联合会副秘书长胡迁林、处长姜砚茹、副处长段永鸿和业务主管胡娟,和友集团董事长卜启芳,江苏禾友化工董事长王洁、总经理程泽金,三聚环保总经理李林、总裁助理吴永涛,福州大学化肥催化剂国家工程研究中心主任江莉龙等多位专家参加了考核标定。

 

发表于 2020-4-30 17:24:04

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江苏禾友化工以非优质无烟煤为原料,仍采用传统的间歇固定床常压造气技术,选用福州大学和三聚环保共同开发的高性能耐硫变换催化剂进行一氧化碳变换,再经PSA脱碳、双甲工艺净化,净化后的新鲜气含有0.8-1.0%的惰性气体,与循环气混合后进入新建的DN1800铁钌接力氨合成系统合成氨。禾友化工氨合成技术升级改造核心是采用基于钌基催化剂的新型氨合成生产工艺,解决原高压氨合成系统存在的反应效率低导致的合成氨生产能耗高及安全性的难题。



新型DN1800铁钌接力氨合成系统于2017年5月由三聚环保投资立项,通过产学研深度融合,在江苏禾友原DN1400铁基氨合成系统基础上新建DN1800“铁钌接力催化”氨合成系统。新系统于2019年7月24日一次性开车成功,至今已累计稳定运行约6000小时。

通过此次改造,保守估算,新建工业“铁钌接力”氨合成系统比原禾友化工传统铁基氨合成氨系统吨氨综合能耗降低230元以上,本质安全性大幅度提高。

目前,“低压等压氨合成反应器成套系统”已列入工业和信息化部《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2019年版)》。该目录于2019年12月30日发布,自2020年1月1日起执行,旨在加快促进我国首台(套)推广应用,不断提高重大技术装备创新水平。

 

发表于 2020-4-30 17:24:39

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