合成氨的背景技术 快手网站免费微信支付

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合成氨(synthetic ammonia)，指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤(或焦炭)等。氨是由氮元素及氢元素构成的无机化合物，是一种具有强烈刺激性气味的无色气体，分子式为NH3。常温常压条件下，一体积水可溶解700倍体积氨气，形成氨水;降温加压条件下，氨气可液化形成液氨。氨是重要化工原料，是农业化肥、工业炸药等产品主要原材料，在国民经济中占据重要地位。

合成氨生产主要以煤炭、天然气等能源物质为原燃料，生产工序复杂，生产条件高温高压，燃料及动力消耗量大，生产过程用能多，碳排放强度大。因此，2022年2月3日，国家发展改革委联合有关部门发布了《关于发布〈高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022年版)〉的通知》，并附《合成氨行业节能降碳改造升级实施指南》，就煤、天然气制合成氨、尿素产品，明确了节能降碳工作方向和技术路径合成氨的背景技术，有很强的针对性、可操作性。文件的印发实施，对于有效提升合成氨行业能效水平，降低碳排放强度，加快推进行业绿色低碳转型，具有重要指导作用。

《指南》还提出了要开展绿色低碳能源制合成氨技术研究和示范。绿色技术工艺：优化合成氨原料结构，增加绿氢原料比例。加大可再生能源生产氨技术研究，降低合成氨生产过程碳排放。目标到2025年，合成氨行业能效标杆水平以上产能比例从2020年的7%提高到15%。

合成氨行业上游参与主体主要为原材料供应商，根据合成氨制备原理划分，中国合成氨原材料主要分为煤炭、天然气及焦炉气三种。中国合成氨产能原料中，煤炭约占76.7%，天然气约占20.8%，焦炉气占比2.1%，其他来源约占0.5%。煤炭原料中，无烟煤约占47.4%，非无烟煤(烟煤、褐煤)约占29.3%。

采用煤炭制合成氨生产工艺的合成氨生产企业原材料主要为无烟煤，中国煤炭资源储量丰富，开采加工技术成熟。2021年，新冠疫情防控常态化，国内经济复苏合成氨的背景技术，全社会用电量增加，作为主体能源的煤炭需求量增加，原煤产量破40亿吨，创历史新高。2021年，生产原煤40.71亿吨，比上年增长4.7%，比2019年增长5.6%，两年平均增长2.8%。

中国合成氨生产企业数量较多，大型、中型、小型企业并存。现阶段，中国合成氨行业产能过剩严重，下游需求不足，行业景气度低迷。在此背景下，中国合成氨行业市场竞争格局呈两极分化局面，湖北宜化、河南晋开、云南云天化等头部企业区域地位稳固，占据主要市场份额;部分中小型合成氨企业受成本上涨及资金周转压力等影响，盈利能力持续偏弱。由于十三五以来工业和信息化部要求重点行业淘汰落后以及过剩产能，其中合成氨行业不得少于1000万吨，近5年以来我国合成氨场内逐年减少，加上退城进园等部分政策的影响，我国合成氨行业去产能效果显著，从2014年到2020年中国合成氨产能减少了超过1000万吨，已经基本完成十三五目标。因此2021年中国淘汰的落后产能数量开始减少，中国合成氨产能开始增长。

传统制氨时，国际上主要以天然气为合成氨的主要生产原料。但中国的天然气价格高昂且产量匮乏，对外依赖度较高，中国的合成氨工业主要以煤炭为主要生产原料，大概77%的合成氨来自于煤炭。而从碳排放的角度来讲，每吨煤制合成氨释放的碳排放也要高出每吨天然气合成氨释放的碳排放。合成氨主要是用氢气和氮气作为合成原料，变换反应仍然是碳排放的主要源头。在工艺流程中，煤气化反应会形成一氧化碳和氢气为主的粗合成气。

目前，合成氨行业做原料的氢气几乎都是化石原料生产的灰氢，一部分来自于煤气化过程，另一部分来自于变换反应。对于合成氨工业来讲，使用低碳绿氢替代高碳灰氢，将是降低合成氨行业碳排放的有效途径之一。这样来讲，合成氨反应并不涉及碳元素，所以合成氨行业可以在绿色化过程中舍弃煤炭，直接使用可再生能源水电解制造的绿色氢气和空气中空分得到的氮气合成氨。如果中国目前所有的合成氨都采用绿氢生产，每年碳排放量可以减少一亿吨以上。同时，如果使用绿氢生产，还可避免对天然气、煤炭等化石能源的消耗，有利于建设环境友好型社会，每年的煤炭消耗减少量可接近五千万吨。

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