突破制约能耗及效益提升瓶颈
鉴定会现场
中化新网讯 5月31日，安全高效低能耗“铁钌接力催化”氨合成成套技术开发及工业应用项目通过了由中国石油和化学工业联合会在北京组织的科技成果鉴定。鉴定委员会认为，该成果总体达到国际先进水平，其中高性能钌基氨合成催化剂制备技术及以煤为原料的铁钌接力催化氨合成工艺处于国际领先水平。
鉴定专家表示，该技术针对高温高压合成氨工艺生产能耗高这一制约行业效益和技术水平提升的难题，提出了集成新型催化剂材料及配套工艺、氨合成反应器的系统解决方案，打破了国外公司在钌系催化剂工业化应用上长期的技术垄断。
该技术由福州大学、中国石油石油化工研究院、北京三聚环保新材料股份有限公司、江苏禾友化工有限公司、南京聚拓化工科技有限公司和湖南安淳高新技术有限公司等单位共同研发。据福州大学研发团队负责人介绍，这项技术历经两代科研人20余年技术攻关，开发并集成出世界首创以煤为原料的安全高效低能耗的“梯级变换制氢—铁串钌氨合成”合成氨成套技术。
据介绍，该成果实现了多项技术突破。研发团队发明了高效制备石墨化碳载体新工艺技术、钌基氨合成催化剂新技术、首创安全高效低能耗铁钌接力氨合成新工艺及反应器，建成了以煤为原料的铁钌接力催化氨合成工业装置，并实现安全稳定长周期运行，形成了钌基氨合成催化剂生产—应用—回收成套工程化新技术。
鉴定专家还认为，采用新一代钌基氨合成催化剂，以铁钌接力催化技术大幅降低了氨合成过程中的压力和温度，提高了反应效率，节能减排效果明显。
利用该技术，三聚环保、福州大学与江苏禾友化工合作，对江苏禾友化工原有铁基氨合成系统进行改造，建成了世界首套20万吨级以煤为原料的铁钌接力催化氨合成工业装置。该装置于2019年7月一次性开车成功，至今已累计稳定运行6000小时以上，并于2020年4月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，改造后的新装置各项运行指标均优于原有装置水平，反应压力降至12.7MPa，氨净值达14.5vol%，吨氨原料煤耗1084千克标准煤、吨氨电耗1204千瓦时、吨氨副产蒸汽达992千克，节能降耗增效显著。新建装置比江苏禾友化工原有铁基氨合成氨系统吨氨综合能耗降低220元以上，初步估算每年将为企业节省能耗支出3000多万元。
合成氨工业是保障我国粮食安全的重要基础产业，但同时也是化工行业的能耗大户，能源费用支出是其生产成本中的重要组成部分。据估计，世界能源消耗中约3%用于合成氨。目前，我国合成氨年产量高达5600万吨，仍然采用传统铁基催化剂高温高压反应工艺及设备，能耗一直居高不下。节能降耗已成为我国合成氨技术发展的主要趋势之一，迫切需要在节能减排技术上实现突破。
铁钌接力催化氨合成技术为行业实现节能降耗提供了全新的技术路线和系统的解决方案，不仅可以提升行业整体的技术水平和能效水平，为保障国家粮食安全以及节能减排作出贡献。同时，氨又是氢能源的高效载体(1升液氨相当于2.2升700MPa下的氢气，相当于1200升常压下的氢气)，能贯通传统化工产业和氢能源产业，铁钌接力催化氨合成技术对促进我国能源结构多元化发展也具有重要意义。
此外，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，本质安全性显著提高，吨氨综合能耗显著降低，经济和社会效益显著提高。
