我國首套自主開發(fā)“鐵釕接力催化”氨合成技術通過科技成果鑒定
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2020年5月31日，中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會在北京組織召開了“安全高效低能耗‘鐵釕接力催化’氨合成成套技術開發(fā)及工業(yè)應用”科技成果鑒定會。鑒定委員會認為：該成果總體達到國際先進水平，其中高性能釕基氨合成催化劑制備技術及以煤為原料的“鐵釕接力催化”氨合成工藝處于國際領先水平，一致同意通過鑒定。
新型氨合成生產(chǎn)工藝技術科技創(chuàng)新性強
該技術由福州大學、中國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)，針對高溫高壓氨合成合成氨生產(chǎn)能耗高的難題進行聯(lián)合技術攻關，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，具有很強的科技創(chuàng)新性和市場競爭力。
福州大學技術人員介紹，這項技術歷經(jīng)兩代科研人20余年技術攻關，開發(fā)了“梯級耐硫變換制氫”和“鐵串釕”氨合成技術，集成出世界首創(chuàng)以煤為原料的低壓“梯級變換制氫-鐵串釕氨合成”合成氨成套技術。 三聚環(huán)保與福州大學等單位通過產(chǎn)學研深度融合，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“鐵釕接力催化”氨合成工業(yè)裝置。在此基礎上，三聚環(huán)保、福州大學、禾友化工共同合作，對禾友化工原有鐵基氨合成系統(tǒng)進行徹底改造，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，至今已累計穩(wěn)定運行6000小時以上。
中國科學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小時現(xiàn)場考核標定報告。標定結果顯示，“鐵釕接力催化”氨合成工業(yè)裝置各項運行指標均優(yōu)于原有裝置水平，反應壓力降至12.7MPa，氨凈值達14.5vol%，噸氨原料標準煤耗1084kgce、噸氨電耗1204kW·h、噸氨副產(chǎn)蒸汽達992kg，節(jié)能降耗增效顯著。
噸氨綜合能耗顯著降低
我國首套“鐵釕接力催化”氨合成工業(yè)裝置工業(yè)運行安全穩(wěn)定高效，氨合成壓力和催化劑床層熱點溫度大幅度降低。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。“鐵釕接力催化”氨合成技術運行情況和現(xiàn)行國內(nèi)外傳統(tǒng)鐵基合成氨技術相比，本質(zhì)安全性顯著提高，噸氨綜合能耗顯著降低，經(jīng)濟和社會效益顯著提高。
釕基氨合成催化劑的低壓等壓氨合成反應器成套系統(tǒng)已列入工業(yè)和信息化部2019年底發(fā)布的《首臺(套)重大技術裝備推廣應用指導目錄(2019年版)》。
加速我國合成氨工業(yè)升級換代
合成氨工業(yè)是化工行業(yè)的能耗大戶，能源費用是其生產(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，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發(fā)展的主要趨勢之一。
目前，我國氨年產(chǎn)量高達5600萬噸，仍然采用傳統(tǒng)鐵基催化劑高溫高壓反應工藝及設備?！拌F釕接力催化”氨合成技術打破了國外公司在釕系催化劑工業(yè)化應用上長期的技術壟斷，通過采用新一代釕基氨合成催化劑，以“鐵釕接力催化”的技術大幅降低了氨合成過程中的壓力和溫度及提高反應效率等，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”氨合成技術為行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降耗提供了全新的技術路線。同時，氨又是氫能源的高效載體(1升液氨相當于2.2升700MPa下的氫氣，還相當于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)，將有力支撐我國合成氨產(chǎn)業(yè)節(jié)能減耗、效率提升，為實現(xiàn)國家能源結構的多元化發(fā)展、保障國家糧食安全和能源安全作出重要貢獻。
鑒定會由中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科技成果處處長姜硯茹主持。
鑒定委員會由中國石油化工科學研究院舒興田院士擔任主任委員，中國工程院秘書長陳建峰院士、中國石油大學(北京)徐春明院士擔任副主任委員。中國氮肥工業(yè)協(xié)會會長顧宗勤教授級高工、中國化工學會秘書長華煒教授級高工、中國寰球工程有限公司副總經(jīng)理張來勇教授級高工、太原理工大學黨委副書記李晉平教授、中國科學院過程工程研究所副所長楊超研究員、湖南大學科研院院長尹雙鳳教授擔任鑒定委員會委員。福州大學石油化工學院院長、化肥催化劑國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就技術研發(fā)歷程及其技術總結，以及工業(yè)應用情況進行了匯報，并接受和回答了專家們的現(xiàn)場質(zhì)詢提問。
石化聯(lián)合會副秘書長胡遷林教授級高工，三聚環(huán)?？偛美盍?、副董事長林科，福州大學石油化工學院黨委書記施衛(wèi)華副研究員，中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院成果處處長王建明教授級高工，江蘇禾友化工董事長王潔，南京聚拓化工總經(jīng)理王雪林等出席會議。[來源：中化新網(wǎng)]
