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5月31日，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)應用項目通過了由中國石油和化學工業(yè)聯合會在北京組織的科技成果鑒定。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。
鑒定專家表示，該技術針對高溫高壓合成氨工藝生產能耗高這一制約行業(yè)效益和技術水平提升的難題，提出了集成新型催化劑材料及配套工藝、氨合成反應器的系統(tǒng)解決方案，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。
該技術由福州大學、中國石油石油化工研究院、北京三聚環(huán)保新材料股份有限公司、江蘇禾友化工有限公司、南京聚拓化工科技有限公司和湖南安淳高新技術有限公司等單位共同研發(fā)。據福州大學研發(fā)團隊負責人介紹，這項技術歷經兩代科研人20余年技術攻關，開發(fā)并集成出世界首創(chuàng)以煤為原料的安全高效低能耗的“梯級變換制氫—鐵串釕氨合成”合成氨成套技術。
據介紹，該成果實現了多項技術突破。研發(fā)團隊發(fā)明了高效制備石墨化碳載體新工藝技術、釕基氨合成催化劑新技術、首創(chuàng)安全高效低能耗鐵釕接力氨合成新工藝及反應器，建成了以煤為原料的鐵釕接力催化氨合成工業(yè)裝置，并實現安全穩(wěn)定長周期運行，形成了釕基氨合成催化劑生產—應用—回收成套工程化新技術。
鑒定專家還認為，采用新一代釕基氨合成催化劑，以鐵釕接力催化技術大幅降低了氨合成過程中的壓力和溫度，提高了反應效率，節(jié)能減排效果明顯。
利用該技術，三聚環(huán)保、福州大學與江蘇禾友化工合作，對江蘇禾友化工原有鐵基氨合成系統(tǒng)進行改造，建成了世界首套20萬噸級以煤為原料的鐵釕接力催化氨合成工業(yè)裝置。該裝置于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，并于2020年4月通過了中國石油和化學工業(yè)聯合會組織的72小時現場考核標定。
標定結果顯示，改造后的新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%，噸氨原料煤耗1084千克標準煤、噸氨電耗1204千瓦時、噸氨副產蒸汽達992千克，節(jié)能降耗增效顯著。新建裝置比江蘇禾友化工原有鐵基氨合成氨系統(tǒng)噸氨綜合能耗降低220元以上，初步估算每年將為企業(yè)節(jié)省能耗支出3000多萬元。
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合成氨工業(yè)是保障我國糧食安全的重要基礎產業(yè)，但同時也是化工行業(yè)的能耗大戶，能源費用支出是其生產成本中的重要組成部分。據估計，世界能源消耗中約3%用于合成氨。目前，我國合成氨年產量高達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，能耗一直居高不下。節(jié)能降耗已成為我國合成氨技術發(fā)展的主要趨勢之一，迫切需要在節(jié)能減排技術上實現突破。
鐵釕接力催化氨合成技術為行業(yè)實現節(jié)能降耗提供了全新的技術路線和系統(tǒng)的解決方案，不僅可以提升行業(yè)整體的技術水平和能效水平，為保障國家糧食安全以及節(jié)能減排作出貢獻。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，相當于1200升常壓下的氫氣），能貫通傳統(tǒng)化工產業(yè)和氫能源產業(yè)，鐵釕接力催化氨合成技術對促進我國能源結構多元化發(fā)展也具有重要意義。
此外，鐵釕接力催化氨合成技術運行情況和現行國內外傳統(tǒng)鐵基合成氨技術相比，本質安全性顯著提高，噸氨綜合能耗顯著降低，經濟和社會效益顯著提高。
