2022年第5期

《合成氨行业节能降碳改造升级实施指南》解读

 

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》（以下简称《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，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。

一、加强前沿技术开发示范，引领行业低碳发展

《指南》提出，要加强前沿引领技术开发应用，培育标杆示范企业。一是开展绿色低碳能源制合成氨技术研究和示范。鼓励开展风能、太阳能等绿色低碳能源制合成氨技术研究和示范，为合成氨工业原料低碳化提供技术支撑。随着技术创新的突破，绿电价格进一步降低，绿氢成本将会进一步下降，合成氨使用绿氢的比例也会将逐步增加；二是示范 6.5 兆帕及以上的干煤粉气化技术。目前干粉煤气化压力最高为4.0兆帕，进一步提高气化压力，提升气化效率，降低装置能源消耗；三是示范并适时推广废锅或半废锅流程，回收高温煤气余热副产蒸汽，替代全激冷流程煤气降温技术，提升煤气化装置热效率。国产水煤浆气化装置已有部分新建装置采用“半废锅”技术，可实现回收650-1100公斤/吨氨的蒸汽，老厂的改造还需要试验示范，成熟后加以推广。要鼓励采用具有自主知识产权的废锅或半废锅流程，回收高温煤气余热副产蒸汽，替代全激冷流程煤气降温技术，改善能源利用不合理问题，提高能源利用率。

二、加快成熟技术推广，推动行业改造升级

合成氨行业的节能降碳不仅包括生产过程的节能降碳，还包括辅助、附属生产系统的节能降碳，如供热锅炉、供电、供水等。《指南》从工艺过程节能、重大装备节能、余热余压利用、减少“三废排放”、公辅设施改造5个方面，提出了成熟工艺并普及推广应用的重点技术。

1.工艺过程节能。一是选择更大型的气化炉代替小型气化炉；二是采用大型化空分技术和先进流程；三是一氧化碳变换系统，用等温变换取代绝热变换；四是传统的二氧化碳气提工艺尿素装置，采用高效塔板、径流式塔板，增设中压系统，降低蒸汽消耗；五是水溶液全循环尿素工艺，采用液相逆流换热式尿素合成等技术；六是对传统的中小型氨合成装置降低系统压力，氨合成压力由31.4MPa降至20MPa左右，吨氨可节电60-70千瓦时；七是采用高效氨合成催化剂，提高氨净值；八是优化气头合成氨工艺过程和热工方案，加强烟气余热回收和燃料空气预热器，增设（预）转化炉等。

并要通过5G、人工智能、大数据等优化工艺流程、物料调度、设备的精准控制，以互联互通推动生产线智能化升级，提高生产运营效率，降低能耗物耗。

2.重大装备节能。以泵、电机、风机、压缩机、变压器、换热器、工业锅炉等设备为重点，采用先进高效产品设备，加快淘汰落后低效设备，全面提升能效水平；采用蒸汽透平直接驱动，或在电价便宜的地方，推广由汽驱改为电驱动，避免能量转换损失，提高能源效率；涂刷反辐射和吸热涂料，提高天然气一段炉的热利用率。

3.余热余压利用。优化能量回收网络、回收余压余热，推动能源系统优化和梯级利用，减少热损失，提升能源资源利用效率。采用涡轮机组回收工艺液体动力；采用ORC低温热水余热发电技术、有机朗肯循环螺杆膨胀发电技术，回收低位热能；选用各种新型、高效、低压降换热器和性能好的隔热、保冷材料加强设备和管道保温。

4、减少“三废”排放。重点推荐采用河北“东光模式”改造常压间歇固定床工艺合成氨装置。以“干法除尘+间接冷却降温”的煤气除尘降温技术，将开放式煤气冷却系统改造为密闭式冷却，实现 “含酚、氰、氨等大气污染物”的造气循环冷却水系统无废气排放。并采用全封闭式振动筛、布袋除尘、雾森抑尘、气化炉渣封闭排放、粉尘物料密闭输灰，产尘点全部密闭、封闭或设置集气罩等技术，对造气炉进行密封改造，改善现场操作环境。同时要减少闪蒸气、气提气、CO2气中的溶剂含量，提高脱碳溶剂的回收，减少挥发性有机物（VOCs）排放。

5.公辅设施改造。以大型高压、次高压燃煤锅炉替代本企业和周边区域小型中低压燃煤锅炉；以大型高压、次高压三废炉替代小型中低压吹风气余热回收装置；搞好燃煤蒸汽锅炉和废热（余热）蒸汽锅炉生产的高压、次高压蒸汽的能量梯级利用，先背压发电后再供生产使用，合理配置热电联产。

三、  严格产业政策约束，淘汰落后低效产能。

依据《产业结构调整指导目录（2019年本）》，淘汰类的工艺和设备有：半水煤气氨水液相法脱硫、天然气常压间歇转化工艺制合成氨、一氧化碳常压变换及全中温变换（高温变换）工艺、没有配套硫磺回收装置的湿法脱硫工艺、没有配套建设吹风气余热回收、造气炉渣综合利用装置的固定层间歇式煤气化装置、没有配套工艺冷凝液水解解析装置的尿素生产设施。

四、节能降碳改造工作目标

《指南》提出，到 2025 年，合成氨行业能效标杆水平以上产能比例达到15%，能效基准水平以下产能基本清零，行业节能降碳效果显著，绿色低碳发展能力大幅增强。

标杆水平值的确定。对标国内外生产企业先进能效水平，参照近年来工业和信息化部、国家市场监督管理总局以及石油和化学工业联合会发布的重点用能行业能效“领跑者”单位的合成氨单位产品综合能耗值确定。截至 2020 年底，我国合成氨行业能效优于标杆水平的产能约占7%。

基准水平值的确定。参考现行《合成氨单位产品能源消耗限额》（GB21344-2015）确定的准入值和限定值与正在修订的《合成氨单位产品能源消耗限额》（2021修订征求意见稿）拟定的准入值和限定值，并根据行业实际情况、发展预期、生产装置整体能效水平等，统筹考虑划定合成氨行业能效基准水平。截至 2020 年底，我国合成氨行业能效低于基准水平的产能约占19%。（中国氮肥工业协会）

肥企应做长期打算应对原料高价

 

受多重因素叠加影响，全球化肥供需呈失衡态势，价格持续飙涨。氮肥方面，受国际天然气工厂开工率和供给量下降的影响，国内天然气供应也呈现紧张态势。据肥易通统计，气头企业2月、3月开工情况不及同期，一季度尿素日产量并无明显增长。近日市场价格再次达到3000元／吨。受国内各地疫情反复等各种因素叠加影响，氮肥市场形成上游原料企业库存无法释放、中游生产工厂生产受限、终端消费供应不及时以及区域供应不平衡的局面。后期氮肥价格将呈现短期高位震荡态势，春耕旺季后回归行业合理利润水平并窄幅波动。未来国内国际市场双轨运行将常态化；原料煤炭供应将整体平稳，但天然气仍将阶段性紧张；上游供应政策支持力度趋强，下游需求稳中略增。

磷复肥工业协会统计数据显示，2021年我国磷复肥业务利润率比上年提高5个百分点，磷肥生产总量比上年增长3.2%，产能利用率提高。2021年底，磷酸二铵和磷酸一铵价格比上年上涨45%和49%，均低于国内氮肥、钾肥涨幅，更远低于国外磷肥涨幅。对此，磷复肥工业协会秘书长李光表示：“磷肥行业有效维持了国内价格的平稳。”

    面对当前不确定性的肥料市场，建议磷复肥企业通过技术推动转型，维持企业动态平衡，营销模式作出适应性调整，并关注行业洗牌和产业集群发展。全球疫情、地缘战争引发物流不畅和能源短缺，由此而导致的原料和化肥产品价格高位或将持续，企业对此要做长期打算。

    钾肥方面，2021年中国钾肥产量比上年下降5%，价格快速上涨。2022年初价格较为平稳，但受全球政治影响，叠加春耕旺季，价格再创新高。全球钾肥第二大出口国白俄罗斯2月海运出口受限，全球钾肥供给减少约20%。

针对外部不确定性因素影响我国钾肥保供稳价问题，去年下半年特别是第四季度春耕备肥启动以来，国家发改委会同有关部门出台多项钾肥保障政策，并投放了100万吨国储钾肥，积极扩大进口，畅通国内运输，生产企业也应要求不断稳产增产，因此预计国内今年钾肥供应情况是有保障的，但价格受国际形势和供需的整体影响，春耕结束前易涨难跌，短期内可能会出现高位上涨，后期的走势要看全球供需平衡状态，预计全年全球钾肥供给端将处在紧张态势。

生产方面应切实增强国内化肥生产供应能力，推动停产企业尽快复产、达产，督促煤炭企业履行与化肥生产企业签订的煤炭供应中长期合同，能源企业要保障化肥生产企业天然气、硫磺稳定供应并合理确定价格，组织电力市场交易时，对化肥企业用电价格给予倾斜。（丁佳惠）

全球钾肥供应偏紧流动受限

 

全球钾资源分布不均，寡头垄断头部效应明显。

2021年全球钾肥供应格局

2021年全球钾肥产量达8028万吨。其中，独联体和波罗的海国家为世界最大的钾肥生产地区，产量达2854万吨，占世界总产量的36%。北美为钾肥第二大生产地区，产量为2619万吨，占世界总产量的33%。东北亚为钾肥第三大生产区域，产量为930万吨，占全球总产量的11%。中东、西欧、拉丁美洲和大洋洲分布一些产能，其他地区无钾肥生产。

世界钾肥的产量主要来源于加拿大、俄罗斯、白俄罗斯和中国四个国家，2021年四个国家的钾肥产量占比约为78%。其中，加拿大2518万吨，占31%;俄罗斯1518万吨，占19%;白俄罗斯1289万吨，占16%; 中国930万吨，占12%;德国510万吨，占6%。

加拿大、俄罗斯和白俄罗斯三个国家的钾肥出口量稳居全球钾肥出口量前三位，占比约73%，在全球钾肥贸易中具有举足轻重的地位。其中，加拿大占35%，俄罗斯占20%，白俄罗斯占18%。

目前全球主要钾盐供应商有：加拿大 Nutrien、俄罗斯 Uralkali、白俄罗斯Balaruskali和中国的青海盐湖工业股份有限公司等。

2021年全球钾肥需求情况

2021年全球钾肥表观消费量约8028万吨，其中东北亚地区消费量高居世界第一，为2134万吨，占世界钾肥消费量的27%。拉丁美洲和北美洲钾肥消费量分别为1714万吨和1219万吨，占世界总消费量的21%和15%，居全球第二和第三位。

钾肥的主要消费国有5个，分别是中国、巴西、美国、印度和印度尼西亚，2021年5个国家的钾肥消费占全球消费比重合计约67%。其中，中国1965万吨，占24%;巴西，449万吨，占18%;美国1067万吨，占13%;印度527万吨，占7%;印尼359万吨，占5%。5个国家都是农业大国，尤其是中国，对于肥料的需求量非常高。

钾肥主要消费国家也是全球钾肥的主要进口国，在全球钾肥贸易中，巴西占20%，中国占17%，美国占14%，印度占8%，印尼占5%,合计64%。

2022年全球钾肥将呈现供应偏紧态势

在新冠疫情反复的影响下，各国政府对于粮食安全问题愈加重视，全球钾肥需求量进一步上升。受地缘政治影响，2022年钾肥主产国出口受限。一方面，俄罗斯是世界第二大钾盐生产国，2022年2月末以来俄罗斯与乌克兰间的地缘冲突不断升温，对俄罗斯钾肥产品运输以及出口造成较大影响。另一方面，近年来欧盟和美国等国家对于全球钾肥第三大生产国白俄罗斯的制裁不断加码,造成白俄罗斯无法使用立陶宛的克莱佩达港对外出口钾肥。因此，随着全球钾肥主要供应国——俄罗斯和白俄罗斯被制裁升级，2022年全球钾肥或将供应偏紧。（杨树静）

煤化工能够促进相关高能耗工业转型升级

 

近日，《环境保护》杂志记者视频连线中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民，就煤化工如何促进相关高能耗工业转型升级等问题进行了专访。

1、请问在“碳中和”的大背景下，我国化工领域会受到哪些影响？如何实现产业转型与能源转型？

刘中民：我国的资源禀赋决定了化石资源仍将在较长时期内在能源生产及工业利用中发挥作用。煤化工的发展不仅要保障我国能源安全和产业链、供应链的稳定，还要弥补我国石油不足所造成的结构性缺陷。煤化工在以技术创新促进自身实现清洁化、低碳化转型的同时，还能够促进相关高能耗工业转型升级。

在我国碳达峰、碳中和目标及能源结构转型的背景下，煤化工产业将进一步与新能源融合，向清洁化、低碳化方向发展，重点发展与新能源制氢耦合技术、煤炭/合成气直接转化制燃料与化学品技术等，将绿色理念贯穿于整个生产过程，最大限度地减少对生态环境的污染和碳排放，降低生产成本。

煤化工作为保证国家能源安全和产业链完整的支柱型产业，应该得到更多关注。煤化工的基本任务通常被认为是“石油替代”，但不仅要用煤化工来填补石油资源及产品供应的不足，更要实现二者的协调发展，促进相关产业进步，由此形成更加合理的工业结构。同时，我特别要强调，仅仅依靠煤化工行业自身的技术进步和效率提升实现低碳清洁发展仍然面临一些挑战，需要发挥国家体制优势，超越领域限制，将现代煤化工放在能源与工业变革的大格局下统筹考虑，打破各能源种类相互独立分割的局面，推动各能源系统之间的资源整合，解决现代煤化工低碳清洁发展问题。

2、您如何看煤炭的问题？煤炭最好的出路是什么？

刘中民：从能源产业链安全稳定的角度考虑，煤炭利用正从能源燃料向燃料和原料并重的角色转变。我国能源资源禀赋具有“富煤贫油少气”的特征，在全国已探明的化石能源资源储量中，煤炭占比为94%左右，石油、天然气对外依存度偏高，存在供应安全风险；可再生能源产能难以满足全国14亿人口的用能需求，仍需要煤炭、石油等化石能源保障供需平衡和经济社会发展的基本需求。

煤炭具有能源和原料双重属性，提升其作为原料的利用比例是重要的发展方向。在世界能源发展历史中，煤炭的能源化利用方式主要是通过燃烧过程为人们提供热量、电力。而煤炭的原料化利用是指煤经过加工转化为化学产品。与煤燃烧相比，原料化利用的碳元素更多地留在了产品中，CO₂排放到自然中的量也少一些。能源从高碳向低碳甚至无碳转变是国际大趋势，但是，地球上的生物及生命活动本来就是基于以碳元素为基础的物质系统，随着社会不断发展，人们对有机化学产品及材料的需求仍将继续增加。

当前，煤炭的原料利用是推动供给侧结构性改革的重要举措，也是实现石化产品原料多元化、保障我国能源安全的重要途径。近些年兴起的现代煤化工以煤热解、气化为基础，以一碳化学为主线，以新型催化剂和工艺过程为核心，以工艺流程装备为保障，产品主要有合成油、天然气、烯烃、乙醇、乙二醇、芳烃、精细化学品等，人们生活中常用的塑料、合成橡胶、合成纤维等都离不开这些原料。现代煤化工不仅可缓解我国石油依存度过高的局面，还可以实现我国能源化学品生产的多元化，提高我国应对国际原油价格波动的能力，同时也可弥补现有石油加工与石油化工行业的结构性缺陷，促进工业结构转型升级，特别是在紧急情况下还可以成为保障油气供应的重要支柱，为国家的能源安全提供支撑。

3、我国的减碳事业可能会带动哪些领域的发展和行业创新？

刘中民：在减碳大形势下，能够实现高碳行业绿色低碳循环发展的可行性手段和技术研究，将是重点发展方向。电力工业、高能耗工业将是产生行业创新与系统性变革的重点领域。我认为，在发电方面，可充分利用大规模储能平台，推进可再生能源大规模、高比例发展，降低煤电机组的发电、调峰需求，降低电煤消费。在煤炭转化方面，要大力推进可再生能源、高温核能等制取氢气，从源头上降低煤炭消费，实现工业生产过程的零碳化、负碳化。在产业融合方面，基于合成气平台，推进钢铁与化工行业融合，推进含碳尾气的资源化利用，基于共性产品，推进煤化工与石油化工融合。

我国已积极进行相关领域关键技术的研发与攻关部署。中科院针对煤炭清洁高效转化利用完成了“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”先导专项，同时还围绕国家洁净能源体系构建，成立了洁净能源创新研究院，启动实施了“变革性洁净能源关键技术与示范”先导专项，实现了一些碳达峰、碳中和目标和多能融合共性支撑技术的创新。例如，氢能及储能技术、先进安全核能技术、CO₂捕集、利用与封存（CCUS）技术等。2020年10月，千吨级“液态阳光”合成示范项目成功运行。该项目利用太阳能等可再生能源发电、电解水生产“绿色”氢能，并将CO₂加氢转化为“绿色”甲醇等液体燃料。

总体上，我们正处于能源革命、工业革命、科技革命与人工智能互相叠加的大变革的初期。我国以化石能源为基础的能源生产与工业结构将向绿色低碳的方向快速转变，既是挑战也是机遇。国家已经作出了全面部署和安排，近期一些与双碳工作相关的规划也陆续出台，这些规划的一个共同点是强调科技创新的重要性。我们有理由相信，通过科技创新的引领作用，不仅我国一些传统高能耗工业将发生变革性变化，也将快速催生一些新的战略产业。（煤化客）