關注合成氨工業(yè)的節(jié)能減排——新型高效催化劑的應用

【摘要】：化肥對糧食生產的貢獻率占50%左右。中國能以占世界7%的耕地養(yǎng)活了占世界22%的人口,這一舉世矚目成就的取得,應該說一半歸功于化肥的作用。化肥在確保我國糧食安全和能源安全中起著重要的作用。合成氨是高能耗工業(yè),具有巨大的節(jié)能潛力,應當引起我們的高度重視。合成氨為高能耗產品有兩層含義,一為氨本身熱值較高;二為氨的生產過程中能量損耗大。我國合成氨單位能耗平均為1764千克標煤/噸,與國際先進水平相差600～700千克標煤/噸。造成我國合成氨工業(yè)能效低、能耗高的主要原因有:一是裝置規(guī)模小,我國合成氨生產能力5000余萬噸,現(xiàn)有中小企業(yè)近500家,若按一家產能20萬噸計算,有250家企業(yè)就能達到這一產量。二是原料結構不合理,國外主要是以天然氣為原料(占85%以上),而我國主要以煤為主(約占65%)。在煤、油、氣三種原料中,天然氣被認為是最經濟的合成氨原料。三是我國合成氨裝置單機效率低、工藝技術落后。國外多采用15MPa以下的低壓工藝。噸氨能耗隨合成壓力降低和氨合成催化劑的進步跟著降低。中小化肥廠產量占全國總產量的70%以上,大多采用31.4MPa高壓合成的傳統(tǒng)工藝技術,致使能耗和生產成本高居不下。此外,我國生產企業(yè)管理相對落后,國內同類企業(yè)能耗差距可達40%～50%。合成氨是一個復雜的系統(tǒng)工程,節(jié)能減排需要綜合治理,從原料、技術、設備,管理等諸多方面猛下功夫。就單元技術來說,工藝技術進步是節(jié)能減排最重要的措施,其貢獻率可占據(jù)節(jié)能減排總量的半壁江山。而工藝技術和條件是依催化劑的性能來決定的,而催化劑的性能又要有合適的、先進的工藝相配套。氨合成催化劑是工藝技術進步和節(jié)能減排的核心和關鍵。我國浙江工業(yè)大學經過20多年研究開發(fā)成功的A301(ZA-5)型催化劑是一種國內外領先的新型氨合成催化劑,主要技術指標已顯著超過國外最好的催化劑。但我國雖然擁有世界上最好的催化劑,卻被用在了世界上最落后的工藝上。迄今仍沒有與其低壓高活性相匹配的低壓合成工藝。以催化劑為核心技術,對大型和中小型合成氨裝置進行節(jié)能改造,投資省,收效快,效果好。作者認為大型合成氨裝置是根據(jù)"全能概念"設計的全能系統(tǒng),能效可達60%～70%。但氨凈值普遍較低,實現(xiàn)節(jié)能減排的關鍵在于采用ZA-5等高活性催化劑以提高氨凈值。中小型合成氨廠通常采用30MPa合成工藝,技術落后,合成氣壓縮功耗高。針對中小合成氨裝置存在的根本問題,作者認為,除了原料結構調整外,采用低壓合成工藝技術路線進行降壓改造是中小合成氨裝置節(jié)能減排的方向和重點。本文以ZA-5型高效催化劑為基礎,考察了大型合成氨裝置應用ZA-5催化劑的增產和節(jié)能效果;研究了原有中小型合成氨裝置合成回路進行低壓改造的必要性、可行性及其節(jié)能效果。結果表明,對我國中小型合成氨廠進行低壓改造,把合成壓力從30MPa降低到10～15MPa是可行的。對于一座年產合成氨10萬噸的小型合成氨廠,基建投資至少可以節(jié)省15%以上,年可節(jié)約7652噸標煤,節(jié)能效果十分顯著。如果全國有50%的中小合成氨裝置進行低壓改造,則年可節(jié)約134萬噸標準煤。 【作者單位】： 浙江工業(yè)大學工業(yè)催化研究所 綠色化學合成技術國家重點實驗室;
【關鍵詞】： 合成氨 節(jié)能減排 催化劑
【分類號】：TQ113.2
【正文快照】： 關注合成氨工業(yè)的節(jié)能減排——新型高效催化劑的應用@劉化章$浙江工業(yè)大學工業(yè)催化研究所,綠色化學合成技術國家重點實驗室!浙江杭州310014化肥對糧食生產的貢獻率占50%左右。中國能以占世界7%的耕地養(yǎng)活了占世界22%的人口,這一舉世矚目成就的取得,應該說一半歸功于化肥的作

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