當下，大型化已經成為氨合成技術主流發展方向，國外工藝技術在大型、超大型化以及節能降耗方面不斷突破發展，國內進展也十分迅速。此外，氨合成催化劑，電化學常溫、常壓合成氨，化學模擬生物固氮等氨合成技術方向也在不斷探索中。這是中國化工報記者從近日於上海舉辦的2017（第五屆）中國國際化肥市場論壇暨首屆合成氨產業鏈高層論壇上獲得的信息。
國外走在前列
石油和化學工業規劃院院長助理李志堅指出，目前氨合成技術開發主要圍繞兩大重點：一是從工藝上提高氨淨值、節能水平，逐步邁向大型化；二是繼續拓展氨合成催化劑，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。
據李志堅介紹，目前國外用於老廠更新換代、上大換小的主流新建合成氨裝置單系列規模在3000~4000噸/天，並進一步向5000噸/天發展。國際上用於大型氨合成裝置的代表性低能耗制氨工藝有：美國KBR工藝、丹麥託普索工藝、瑞士卡薩利工藝、德國伍德工藝等。
其中，丹麥託普索公司在建裝置最大規模3500噸/天，已完成5000噸/天工藝包設計；催化劑仍推薦鐵基催化劑，且正在進行基於BN和Si3N4的釕催化劑開發，但尚未產業化。瑞士卡薩利工藝是目前我國應用較多的一種氨合成技術，該工藝在國內Kellogg流程大型合成氨廠合成塔改造中有多家應用實例，同時還參與過熱壁塔釕催化劑合成塔的改造項目，積累了豐富的設計和生產運行經驗。德國伍德開發了雙壓氨合成工藝，已建成世界首套3300噸/天合成氨裝置。
我國進步迅速
目前，我國60萬~70萬噸/年等級的氨合成裝置已實現國產化。李志堅表示，由於主要是煤氣化工藝和往復式壓縮機造成的氣體質量較差，裝置規模偏小，操作彈性要求較高等問題，國內氨合成工藝多年來隨著整體技術進步，特別是針對以煤頭為原料的合成氨廠，逐步形成了採用潔淨煤氣化合成氨的中國特色，實踐經驗豐富，案例多，已經初步具備了大型化開發的條件。
如南京國昌已在國內建成30多套氨合成裝置，最大規模60萬噸/年，完成了100萬噸/年氨合成方案。南京聚拓已在國內建成20多套氨合成裝置，其中最大規模可達到2000噸/天，預期可達2400噸/天（即80萬噸/年），其120萬噸/年氨合成工藝包也已經完成。湖南安淳已在國內建成多套氨合成裝置，最大規模為80萬噸/年。陽煤正元已建成了陽煤滄州正元化肥有限公司60萬噸/年合成氨項目。
李志堅表示，我國氨合成技術近中期內也將適應氨合成裝置大型化趨勢，開發更大規模的節能型工藝；更加強調節約投資、節能和環保。合成氨能耗將不斷向理論能耗靠近。
據記者了解，「十三五」時期，我國氨合成新建裝置的主流規模為60萬噸/年。100萬噸級/年合成氨國產化示範工作已列入工業和信息化部《石化和化學工業發展規劃（2016~2020）》。
三方面正在探索
李志堅介紹，合成氨技術正在進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，以期實現更低溫度、更低壓力、更高效率地合成氨。目前，該催化劑的實驗室水平已可做到200℃，5MPa下取得氨淨值高於10%的效果。二是電化學常溫、常壓合成氨。目前電化學應用於合成氨尚在探索階段，如果未來和可再生能源結合，將具有較好的應用前景。三是化學模擬生物固氮，目前仍然處於探索階段。
李志堅表示，這三類技術一旦有突破，將會對合成氨行業產生顛覆性影響，投資成本、排放以及能耗水平都將極大降低。（記者 高豔）
轉自：中國化工報
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