我国首套“铁钌接力催化”氨合成工业装置通过大考

科技日报记者 马爱平

日前，中国石油和化学工业联合会组织专家组对在江苏建成的世界首套以煤为原料基于新一代钌基氨合成催化剂的DN1800工业“铁钌接力催化”氨合成系统进行了技术性和经济性数据现场72小时考核标定。标定结果显示，装置各项运行指标显着优于江苏禾友的原有装置水平，节能效果、经济效益以及本质安全水平显着提升。

据专家介绍，该装置首次采用我国具有全自主知识产权的钌基氨合成催化剂、“两铁两钌”催化剂装填技术及氨合成反应器建设的合成氨装置，于2019年7月一次开车成功，运行至今已超过6000小时，实现了长周期安全稳定高效运行。

标定结果显示：新建的工业“铁钌接力”氨合成系统在操作压力12.7MPa、总塔空速7463h-1和惰性气体含量14.9 vol %的条件下，氨净值达14.5vol%，整个系统压力降为0.4MPa；吨氨原料标准煤耗1084kgce、吨氨电耗1204kW·h、吨氨副产蒸汽达992kg。氨合成压力和催化剂床层热点温度大幅度降低，本质安全性显着提高；在低温、低压、低氢氮比和高惰性气体含量条件下，获得了高氨净值，比传统铁基氨合成技术在高温高压条件下的氨净值还提高35%以上。

据悉，该系统以非优质无烟煤为原料，仍沿用传统的合成氨工艺，采用间歇固定床常压造气技术，经一氧化碳变换、PSA脱碳、双甲工艺净化，净化后的新鲜气含有0.8-1.0%的惰性气体，与循环气混合后进入新建的DN1800铁钌接力氨合成系统合成氨。该氨合成技术升级改造核心是采用基于钌基催化剂的新型氨合成生产工艺，解决原高压氨合成系统存在的反应效率低导致的合成氨生产能耗高及安全性的难题。

数据显示：改造后的新装置与原有装置相比：反应压力降低达80%，吨氨煤耗降低约7.4%，吨氨电耗下降约7.8% ，吨氨副产蒸汽量增加约48.3%（尚未计算闪蒸气、驰放气、冷却循环水和设备等因压力降低带来的效益）。整体保守综合测算吨氨降低成本下降230多元，经济和社会效益显着。

目前，基于钌基氨合成催化剂的“低压等压氨合成反应器成套系统”已列入工业和信息化部《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2019年版）》。该目录于2019年12月30日发布，自2020年1月1日起执行，旨在加快促进我国首台（套）推广应用，不断提高重大技术装备创新水平。

专家表示，这项技术打破了国外相关公司在钌系催化剂工业化应用上的将近30年的技术垄断。通过采用新一代钌基催化剂，以“铁钌接力催化”的方式，可大幅降低了氨合成过程中的压力和温度，从而有效降低能耗、物耗，突破了我国年产达5600万吨合成氨工业降耗增效的技术瓶颈，为行业现实节能降耗提供了新技术路线。