當(dāng)下，大型化已經(jīng)成為氨合成技術(shù)主流發(fā)展方向，國(guó)外工藝技術(shù)在大型、超大型化以及節(jié)能降耗方面不斷突破發(fā)展，國(guó)內(nèi)進(jìn)展也十分迅速。此外，氨合成催化劑，電化學(xué)常溫、常壓合成氨，化學(xué)模擬生物固氮等氨合成技術(shù)方向也在不斷探索中。這是中國(guó)化工報(bào)從近日于上海舉辦的2017（第五屆）中國(guó)國(guó)際化肥市場(chǎng)論壇暨首屆合成氨產(chǎn)業(yè)鏈高層論壇上獲得的信息。
國(guó)外走在前列
石油和化學(xué)工業(yè) 規(guī)劃 院院長(zhǎng)助理李志堅(jiān)指出，目前氨合成技術(shù)開(kāi)發(fā)主要圍繞兩大重點(diǎn)：一是從工藝上提高氨凈值、節(jié)能水平，逐步邁向大型化；二是繼續(xù)拓展氨合成催化劑，如新型鐵基催化劑、含鈷催化劑、釕催化劑等合成催化劑的突破。
據(jù)李志堅(jiān)介紹，目前國(guó)外用于老廠更新?lián)Q代、上大換小的主流新建合成氨裝置單系列規(guī)模在3000~4000噸/天，并進(jìn)一步向5000噸/天發(fā)展。國(guó)際上用于大型氨合成裝置的代表性低能耗制氨工藝有：美國(guó)KBR工藝、丹麥托普索工藝、瑞士卡薩利工藝、德國(guó)伍德工藝等。
其中，丹麥托普索公司在建裝置最大規(guī)模3500噸/天，已完成5000噸/天工藝包設(shè)計(jì)；催化劑仍推薦鐵基催化劑，且正在進(jìn)行基于BN和Si3N4的釕催化劑開(kāi)發(fā)，但尚未產(chǎn)業(yè)化。瑞士卡薩利工藝是目前我國(guó)應(yīng)用較多的一種氨合成技術(shù)，該工藝在國(guó)內(nèi)Kellogg流程大型合成氨廠合成塔改造中有多家應(yīng)用實(shí)例，同時(shí)還參與過(guò)熱壁塔釕催化劑合成塔的改造項(xiàng)目，積累了豐富的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。德國(guó)伍德開(kāi)發(fā)了雙壓氨合成工藝，已建成世界首套3300噸/天合成氨裝置。
我國(guó)進(jìn)步迅速
目前，我國(guó)60萬(wàn)~70萬(wàn)噸/年等級(jí)的氨合成裝置已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。李志堅(jiān)表示，由于主要是煤氣化工藝和往復(fù)式壓縮機(jī)造成的氣體質(zhì)量較差，裝置規(guī)模偏小，操作彈性要求較高等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)氨合成工藝多年來(lái)隨著整體技術(shù)進(jìn)步，特別是針對(duì)以煤頭為原料的合成氨廠，逐步形成了采用潔凈煤氣化合成氨的中國(guó)特色，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，案例多，已經(jīng)初步具備了大型化開(kāi)發(fā)的條件。
如南京國(guó)昌已在國(guó)內(nèi)建成30多套氨合成裝置，最大規(guī)模60萬(wàn)噸/年，完成了100萬(wàn)噸/年氨合成方案。南京聚拓已在國(guó)內(nèi)建成20多套氨合成裝置，其中最大規(guī)模可達(dá)到2000噸/天，預(yù)期可達(dá)2400噸/天（即80萬(wàn)噸/年），其120萬(wàn)噸/年氨合成工藝包也已經(jīng)完成。湖南安淳已在國(guó)內(nèi)建成多套氨合成裝置，最大規(guī)模為80萬(wàn)噸/年。陽(yáng)煤正元已建成了陽(yáng)煤滄州正元化肥有限公司60萬(wàn)噸/年合成氨項(xiàng)目。
李志堅(jiān)表示，我國(guó)氨合成技術(shù)近中期內(nèi)也將適應(yīng)氨合成裝置大型化趨勢(shì)，開(kāi)發(fā)更大規(guī)模的節(jié)能型工藝；更加強(qiáng)調(diào)節(jié)約投資、節(jié)能和環(huán)保。合成氨能耗將不斷向理論能耗靠近。
據(jù)了解，“十三五”時(shí)期，我國(guó)氨合成新建裝置的主流規(guī)模為60萬(wàn)噸/年。100萬(wàn)噸級(jí)/年合成氨國(guó)產(chǎn)化示范工作已列入工業(yè)和信息化部《石化和化學(xué)工業(yè)發(fā)展 規(guī)劃 （2016~2020）》。
三方面正在探索
李志堅(jiān)介紹，合成氨技術(shù)正在進(jìn)行以下三方面的探索：一是氨合成催化劑，特別是低溫高活性催化劑如釕基催化劑，以期實(shí)現(xiàn)更低溫度、更低壓力、更高效率地合成氨。目前，該催化劑的實(shí)驗(yàn)室水平已可做到200℃，5MPa下取得氨凈值高于10%的效果。二是電化學(xué)常溫、常壓合成氨。目前電化學(xué)應(yīng)用于合成氨尚在探索階段，如果未來(lái)和可再生能源結(jié)合，將具有較好的應(yīng)用前景。三是化學(xué)模擬生物固氮，目前仍然處于探索階段。
李志堅(jiān)表示，這三類技術(shù)一旦有突破，將會(huì)對(duì)合成氨 行業(yè) 產(chǎn)生顛覆性影響，投資成本、排放以及能耗水平都將極大降低。
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