我國(guó)首套自主開發(fā)“鐵釕接力催化”氨合成技術(shù)通過科技成果鑒定
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2020年5月31日，中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)在北京組織召開了“安全高效低能耗‘鐵釕接力催化’氨合成成套技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”科技成果鑒定會(huì)。鑒定委員會(huì)認(rèn)為：該成果總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，其中高性能釕基氨合成催化劑制備技術(shù)及以煤為原料的“鐵釕接力催化”氨合成工藝處于國(guó)際領(lǐng)先水平，一致同意通過鑒定。
新型氨合成生產(chǎn)工藝技術(shù)科技創(chuàng)新性強(qiáng)
該技術(shù)由福州大學(xué)、中國(guó)石油天然氣股份有限公司石油化工研究院和北京三聚環(huán)保新材料股份有限公司等單位共同研發(fā)，針對(duì)高溫高壓氨合成合成氨生產(chǎn)能耗高的難題進(jìn)行聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，研制高性能釕基氨合成催化劑及鐵釕接力催化氨合成生產(chǎn)工藝，具有很強(qiáng)的科技創(chuàng)新性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
福州大學(xué)技術(shù)人員介紹，這項(xiàng)技術(shù)歷經(jīng)兩代科研人20余年技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)了“梯級(jí)耐硫變換制氫”和“鐵串釕”氨合成技術(shù)，集成出世界首創(chuàng)以煤為原料的低壓“梯級(jí)變換制氫-鐵串釕氨合成”合成氨成套技術(shù)。 三聚環(huán)保與福州大學(xué)等單位通過產(chǎn)學(xué)研深度融合，于2017年5月在江蘇禾友化工有限公司投資建立世界首套以煤為原料的萬噸級(jí)“鐵釕接力催化”氨合成工業(yè)裝置。在此基礎(chǔ)上，三聚環(huán)保、福州大學(xué)、禾友化工共同合作，對(duì)禾友化工原有鐵基氨合成系統(tǒng)進(jìn)行徹底改造，改造后的首套鐵釕接力催化氨合成裝置于2019年7月一次性開車成功，至今已累計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行6000小時(shí)以上。
中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所研究員楊超宣讀了“鐵釕接力催化”氨合成工業(yè)裝置72小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)考核標(biāo)定報(bào)告。標(biāo)定結(jié)果顯示，“鐵釕接力催化”氨合成工業(yè)裝置各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)均優(yōu)于原有裝置水平，反應(yīng)壓力降至12.7MPa，氨凈值達(dá)14.5vol%，噸氨原料標(biāo)準(zhǔn)煤耗1084kgce、噸氨電耗1204kW·h、噸氨副產(chǎn)蒸汽達(dá)992kg，節(jié)能降耗增效顯著。
噸氨綜合能耗顯著降低
我國(guó)首套“鐵釕接力催化”氨合成工業(yè)裝置工業(yè)運(yùn)行安全穩(wěn)定高效，氨合成壓力和催化劑床層熱點(diǎn)溫度大幅度降低。在低溫、低壓、低氫氮比和高惰性氣體含量條件下，氨凈值提高到14.5vol%，比傳統(tǒng)鐵基氨合成技術(shù)在高溫高壓條件下的氨凈值還提高35%以上。
據(jù)保守估算，新建工業(yè)“鐵釕接力”氨合成系統(tǒng)比禾友化工原有的傳統(tǒng)鐵基氨合成氨系統(tǒng)噸氨綜合能耗降低220元以上?！拌F釕接力催化”氨合成技術(shù)運(yùn)行情況和現(xiàn)行國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)鐵基合成氨技術(shù)相比，本質(zhì)安全性顯著提高，噸氨綜合能耗顯著降低，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著提高。
釕基氨合成催化劑的低壓等壓氨合成反應(yīng)器成套系統(tǒng)已列入工業(yè)和信息化部2019年底發(fā)布的《首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄(2019年版)》。
加速我國(guó)合成氨工業(yè)升級(jí)換代
合成氨工業(yè)是化工行業(yè)的能耗大戶，能源費(fèi)用是其生產(chǎn)成本中的重要組成部分。合成氨工業(yè)迫切需要節(jié)能減排和化解過剩產(chǎn)能。據(jù)估計(jì)，世界能源消耗中約3%用于合成氨。節(jié)能降耗成為合成氨技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。
目前，我國(guó)氨年產(chǎn)量高達(dá)5600萬噸，仍然采用傳統(tǒng)鐵基催化劑高溫高壓反應(yīng)工藝及設(shè)備。“鐵釕接力催化”氨合成技術(shù)打破了國(guó)外公司在釕系催化劑工業(yè)化應(yīng)用上長(zhǎng)期的技術(shù)壟斷，通過采用新一代釕基氨合成催化劑，以“鐵釕接力催化”的技術(shù)大幅降低了氨合成過程中的壓力和溫度及提高反應(yīng)效率等，從而有效降低能耗和物耗。以20萬t /a 合成氨裝置為例，初步估算，該成套技術(shù)每年將為企業(yè)節(jié)省能耗支出3000多萬元。
“鐵釕接力催化”氨合成技術(shù)為行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗提供了全新的技術(shù)路線。同時(shí)，氨又是氫能源的高效載體(1升液氨相當(dāng)于2.2升700MPa下的氫氣，還相當(dāng)于1200升常壓下的氫氣)，能貫通傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)和氫能源產(chǎn)業(yè)，將有力支撐我國(guó)合成氨產(chǎn)業(yè)節(jié)能減耗、效率提升，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的多元化發(fā)展、保障國(guó)家糧食安全和能源安全作出重要貢獻(xiàn)。
鑒定會(huì)由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技成果處處長(zhǎng)姜硯茹主持。
鑒定委員會(huì)由中國(guó)石油化工科學(xué)研究院舒興田院士擔(dān)任主任委員，中國(guó)工程院秘書長(zhǎng)陳建峰院士、中國(guó)石油大學(xué)(北京)徐春明院士擔(dān)任副主任委員。中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)顧宗勤教授級(jí)高工、中國(guó)化工學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)華煒教授級(jí)高工、中國(guó)寰球工程有限公司副總經(jīng)理張來勇教授級(jí)高工、太原理工大學(xué)黨委副書記李晉平教授、中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所副所長(zhǎng)楊超研究員、湖南大學(xué)科研院院長(zhǎng)尹雙鳳教授擔(dān)任鑒定委員會(huì)委員。福州大學(xué)石油化工學(xué)院院長(zhǎng)、化肥催化劑國(guó)家工程研究中心主任江莉龍研究員和三聚環(huán)?？偛弥韰怯罎謩e就技術(shù)研發(fā)歷程及其技術(shù)總結(jié)，以及工業(yè)應(yīng)用情況進(jìn)行了匯報(bào)，并接受和回答了專家們的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)詢提問。
石化聯(lián)合會(huì)副秘書長(zhǎng)胡遷林教授級(jí)高工，三聚環(huán)?？偛美盍?、副董事長(zhǎng)林科，福州大學(xué)石油化工學(xué)院黨委書記施衛(wèi)華副研究員，中國(guó)石油天然氣股份有限公司石油化工研究院成果處處長(zhǎng)王建明教授級(jí)高工，江蘇禾友化工董事長(zhǎng)王潔，南京聚拓化工總經(jīng)理王雪林等出席會(huì)議。[來源：中化新網(wǎng)]
