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合成氨有多少潜力可以变为现实

2020-09-10 19:35:40

我国化工行业生产每年消耗能源占全国能源消费总量的10%左右,其中五大重点行业合成氨、甲醇、纯碱、电石、氯碱的能源消耗,分别占我国化学工业能源消费总量的约25%、12%、2%、9%、9%。在上述重点化工产品中,一般产品能源成本占总成本的20%~30%,高能耗产品的能源成本甚至达到产品成本的70%~80%,汞排放量接近全国60%,二氧化碳排放强度也明显高于化工行业平均水平。因此,这五大重点化工行业成为节能减排工作重点关注的领域。为认清形势、摸清节能减排的家底,了解与国外先进水平的差距,石油和化学工业规划院于近期编制完成了《重点化工行业节能减排规划研究(初稿)》,从五大行业产品的原料结构、装置技术结构及企业结构角度,分析高能耗的成因、形成的阶段,有针对性地提出了“十二五”末五大重点行业综合能耗的平均值及先进值、节能潜力以及相关的政策措施建议。为促进全行业的节能减排,从本期开始,本版将分五期对五大耗能行业的节能减排情况进行介绍,供业界参考。   “从2012年至2015年底合成氨行业可节约能耗416万吨标煤和CO2减排量1670万吨。2015年,合成氨行业加权平均综合能耗应降至1515千克标煤/吨。”这一数据出自最近由石油和化学工业规划院编制完成的《重点化工行业节能减排规划研究(初稿)》。规划院提出这一目标依据的是什么?作为化工五大重点耗能行业之首的合成氨行业节能减排的现状及存在哪些问题?行业需要采取哪些措施才能实现这些目标?针对这些问题,记者近日对规划院相关负责人进行了采访。   原料技术决定能耗   合成氨工业是关系我国农业和国民经济发展的重要行业,其能源消耗量约占我国化学工业能源消费总量的25%,为化工五大重点耗能行业之首。预计2012~2015年国内新增合成氨产能约为1000万吨,同时考虑600万吨落后或无效产能的退出,“十二五”末合成氨总产能将超过7000万吨/年,与表观消费量增长速度相比,产能增长过快,过剩形势更加严峻。   国内合成氨行业能耗与原料结构、技术结构及企业结构密切相关。据规划院负责此项研究编制工作的高级工程师温倩介绍,受能源结构的影响,我国氮肥生产原料是以煤为主、以天然气为辅。目前全国氮肥行业用煤量占全国煤炭产量的2.6%左右。2011年,国内合成氨生产原料中,煤炭约占76%,天然气约占21%,油约占2%,焦炉气约占1%。以煤为原料中,无烟煤约占64%,非无烟煤(烟煤、褐煤等)约占12%。   从与之相对应的技术结构看,我国以天然气为原料的合成氨装置多为上世纪70年代以来陆续引进的先进成套技术,代表了同时期的国际先进水平。随着合成氨技术的不断进步,我国对这些技术进行了吸收改进,合成氨生产能耗不断降低。2011年我国天然气合成氨的综合能耗平均值为1205千克标煤/吨(电力折标系数取330克标煤/千瓦时,下同)。其中天然气合成氨35%产能的综合能耗都处于先进水平(1020~1160千克标煤/吨),基本上代表了世界的先进水平。   我国以非无烟煤为原料的合成氨生产主要以大中型氮肥企业为主,综合能耗在1500~2050千克标煤/吨,2011年平均综合能耗水平约为1688千克标煤/吨。其中按不同的气化技术分类,主要包括水煤浆加压气化、干粉煤加压气化、碎煤固定层加压气化几种类型,综合能耗略有差异。其中,综合能耗在先进水平(1500~1700千克标煤/吨)的产能比例达40%,综合能耗在落后水平(1800~2050千克标煤/吨)的产能仅占17%左右。   2011年,我国以无烟煤为原料、采用固定层间歇式煤气化技术的合成氨综合能耗平均值为1683千克标煤/吨。这部分合成氨产能占全国合成氨总产能的比例最高达64%,装置综合能耗从1365~2460千克标煤/吨,相差非常悬殊。其中,综合能耗在平均水平(1570~1775千克标煤/吨)的产能占所有无烟煤为原料产能的50%,企业数量占43%,基本代表了我国目前固定层间歇式煤气化制合成氨能耗情况的主体水平;综合能耗在先进水平(1365~1570千克标煤/吨)的产能占所有无烟煤为原料产能的35%,企业数量占28%;综合能耗在落后水平(1775~2460千克标煤/吨)的产能占所有无烟煤为原料产能的15%,企业数量占29%,中小型氮肥企业居多,这部分产能将是未来节能减排工作的重点改进部分。   另外,目前我国合成氨行业CO2排放总量为2.64亿吨,根据原料结构大致可分三种情况:天然气合成氨的排放量较低,占合成氨行业CO2排放总量的12%;非无烟煤头合成氨的排放量较高,占比13%;无烟煤头合成氨的排放量最高,占比也高达72%。   据温倩介绍,合成氨生产在氮肥行业中处于上游,由于涉及燃料和能源的转化过程,占据了氮肥生产的主要能源消耗和CO2排放来源,节能减排任务艰巨。预计2015年底,非无烟煤头合成氨产能比例将上升至25%,相较“十一五”初期所占比重显著提升,将有利于节能减排任务的完成。   存在问题不容忽视   根据《重点化工行业节能减排规划研究(初稿)》,从近几年的合成氨行业产量与吨氨综合能耗看,能耗下降幅度逐年减小,能源总消耗量在8000万吨标煤左右。2011年我国合成氨单位产品平均综合能耗1575千克标煤/吨,较2006年全行业平均单耗下降约9.2%,吨氨产品平均综合能耗下降160千克标煤/吨,全国合成氨生产节能共计811万吨标煤。这与“十一五”期间产业结构和原料结构调整、关键技术升级以及加强末端治理有密切关系。   据温倩介绍,尽管“十一五”期间我国合成氨平均综合能耗已有不同程度的降低,但还是存在一些问题。   首先,综合能耗与国际先进水平相比仍有一定差距。   据了解,无论从清洁生产、综合能耗水平、水资源消耗、还是生产成本等方面考虑,天然气都是合成氨的最理想原料,而我国多煤少气的能源结构使得煤制气生产合成氨成为主流。由于煤生产合成氨的流程比天然气长,气体净化处理复杂,“三废”处理工作量大,因而能耗也高得多。而国际上90%以上的合成氨是以天然气为原料,使得我国合成氨行业平均综合能耗远高于世界平均水平。比较我国几种典型原料路线和典型工艺的合成氨生产过程,煤的综合能耗是天然气的1.7倍,用水量和CO2排放量分别约是2.0倍和2.3倍。
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