2023年第12期

“化工（肥料）行业绿色低碳技术及市场峰会”在武汉召开

为深入贯彻落实国家关于碳达峰碳中和工作意见及《2030年前碳达峰行动方案》，进一步推进化肥和煤化工行业低碳化生产，促进行业绿色低碳转型升级，全面总结碳足迹评价工作经验，山东省化肥和煤化工行业协会联合国家磷复肥生产技术与装备研究推广中心、全国石油和化工行业复混肥工程研究中心举办的“化工（肥料）行业绿色低碳技术及市场峰会”11月13日在湖北武汉召开。

中国节能协会副秘书长张军涛、中国化工环保协会副秘书长吴刚、上海化工院检测有限公司副总经理房朋、山东省化肥和煤化工行业协会副会长谢海素、范秀凯等专家及全国化肥和煤化工行业五十多家企业代表参加了会议。会议由国家化肥质量检验检测中心主任助理马彦平主持。

山东省化肥和煤化工行业协会副会长范秀凯介绍了山东省碳足迹政策、化肥和煤化工行业开展碳足迹工作情况及下一步工作思路。他指出，一是全行业要认真实施《山东省产品碳足迹工作方案（2023-2025年）》，努力保质保量提前完成碳足迹评价工作。二是要做好工作总结，形成规范化技术文件，依靠行业专业技术人才，开展化肥和煤基化学品的碳足迹计算指南等标准编制工作。三是要激励企业低碳生产技术的研发和创新，降低产品碳排放强度。

今年，山东省化肥和煤化工行业协会联合上海化工院检测有限公司作为评价机构对山东磷复肥企业生产的包膜尿素、复合肥料、大量元素水溶肥料等产品的碳足迹进行了评价，掌握了产品生产过程中从原料获取到成品出厂的碳排放情况，摸清了产品生产过程的碳足迹分布，为今后寻找节能减排的空间和途径提供技术支撑。会议现场，两家单位代表及特邀嘉宾共同为史丹利农业集团股份有限公司、五洲丰农业科技有限公司、金正大生态工程集团股份有限公司、菏泽金正大生态工程有限公司、山东新洋丰肥业有限公司等5家企业颁发了碳足迹证书。

与会专家聚焦煤化工、磷复肥、钾肥等行业，分析行业面临问题并提出了低碳化发展的建议。明确指出，低碳化转型已经成为化工（化肥）行业发展的必然趋势，但当前行业的低碳化发展仍面临瓶颈。加快构建科技含量高、资源消耗低、环境污染少的绿色低碳生产体系已成为行业可持续发展内在需求。

会议期间以“碳足迹政策影响下化肥与化工企业的机遇与挑战”为议题进行了对话讨论，史丹利、华鲁恒升、寿光联盟等与会代表踊跃发言，对当前碳足迹工作开展过程存在的问题展开了热烈讨论并对今后工作提出了意见和建议。

近期国家发改委发布了《国家发展改革委等部门关于加快建立产品碳足迹管理体系的意见》，明确了主要目标：到2025年，国家层面出台50个左右重点产品碳足迹核算规则和标准，到2030年达到200个左右重点产品。重点任务是，制定产品碳足迹核算规则标准；加强碳足迹背景数据库建设；建立产品碳标识认证制度；丰富产品碳足迹应用场景；推动碳足迹国际衔接与互认。目前看，从国家部委到地方政府，政策导向明显加强，对碳足迹工作的推动力度进一步延伸，政策资金方面支持力度不断提升以及最终建立产品碳足迹管理体系，为我们下一步健康科学的开展碳足迹工作奠定了良好基础。（协会秘书处）

氨是船舶的“理想型”燃料

或许大多数人听到氨这一物质，会想到化工制品如肥料、添加剂等，其实它的作用领域非常广泛。今天我们就为大家来科普一下氨燃料。

1、氨的“性格特点”？

氨是一种可燃性富氢化合物（NH₃），不含碳，完全反应时产生水和氮气，不产生污染物和温室气体二氧化碳(CO₂），且其含氢量高、体积能量密度高于液氢，低于甲醇和液化天然气（LNG）。氨在常温常压下为化学性质稳定的无色气体、易液化、易于储存和运输。氨可人工合成，在加热或催化剂作用下易分解成氢气和氮气。

氨具有中等毒性，且具有刺激性气味；氨极易溶于水、乙醇、乙醚和氯仿，氨溶于水后呈弱碱性，易挥发；氨的蒸气密度比空气小，在开敞空间发生泄漏时可较快扩散。

2、氨燃料的特性？

氨燃料具有燃烧特性。它能在空气中燃烧，生成氮气和水，可作为替代燃油、煤的无污染燃料。

氨燃料辛烷值较高，抗爆性能好，应用于发动机上能够增大压缩比，理论上可将发动机热效率提高至60%以上。

3、氨燃料应用现状与发展趋势

水上应用现状

从世界范围来看，目前氨燃料的水上应用均处于起步阶段。目前，欧洲、日本、韩国、中国都在开展氨燃料船舶研发工作。

欧洲主导氨燃料发动机研发，曼恩和瓦锡兰均计划在2024年左右推出氨燃料发动机，并参与了全球多个氨燃料船舶研发项目；

日本国土交通省和海运业界成立了氨燃料委员会，日本政府将为氨燃料“零排放船舶”技术开发提供补贴，今治造船等五家日本船企与曼恩联手，计划2024年实现氨燃料船的商业化；

韩国三星重工、大宇造船等企业在2020年分别推出了氨燃料苏伊士型油船和23000TEU超大型集装箱船概念设计，韩国船级社（KR）在2021年发布了《氨燃料动力船舶报告》；

中国上海船舶研究设计院和大船集团分别于2019年推出了18万吨氨燃料散货船和23000TEU氨燃料集装箱船概念设计，江南造船将于2021年推出氨燃料4万方重型液化气船概念设计，中国船级社（CCS）则已启动氨燃料动力船舶相关规范指南制定工作。

4、现阶段船舶应用氨燃料主要挑战

安全风险

（1）毒性

液氨对粘膜具有强烈的刺激性。吸入氨会引起喉痉挛、喉炎、支气管炎等，不及时治疗，甚至可能引起窒息死亡。由于氨是碱性的，人体长时间暴露在氨环境中，可能会损害眼睛、肝脏、肾脏或肺部。氨与皮肤接触，会引起灼热感并使皮肤变红。氨与头皮接触，可能会导致脱发。不慎饮用氨水会导致口腔和喉咙疼痛，并可能导致胃痛、恶心等。

鉴于氨的毒性，大多数国家都是通过规定工作场所和日常生活中允许的浓度极限来加以控制。允许的浓度一般分为15分钟短期暴露极限（STEL）和8小时平均浓度极限（TWA）。对于氨而言，美国《职业安全与健康法案》规定STEL和TWA分别为35ppm和25ppm。

（2）腐蚀性

一般情况下，液氨的腐蚀性较弱，通常情况下采用碳钢就不会造成十分严重的腐蚀。但会对铜、锌及其合金、橡胶、塑料等产生腐蚀。工业上，由于液氨腐蚀导致管道开裂的现象时有发生。而且，氨与银、金、汞、铊等重金属反应后还会形成爆炸性化合物，必须谨慎处理。

在船上应用时，当氨气与空气中的水分接触后，形成的氨水可能会附着在船体外壳附近，从而对船体结构造成腐蚀，因此必须加强船上氨的泄漏防护措施，避免对船体造成损害。

（3）燃爆性

与LNG相比，氨的燃爆风险较小。一是因为氨较难点燃；二是因为氨的可燃浓度范围为15%-28%，LNG为5%-15%，氨的可燃下限比LNG高得多，不容易形成可燃环境。但是对于一个因其他可燃物（如燃油）形成的可燃环境，氨的存在会加剧燃爆产生的后果。而且，氨与一些强氧化剂（如氯、次氯酸盐漂白剂等）反应还会产生爆炸性化合物。

氨作为一种零碳燃料，对于水运行业“双碳”目标的实现具有重要意义。但由于毒性等因素的存在，氨燃料的船舶应用还存在许多与其他替代燃料不同的风险点。基于上述背景，CCS武汉规范研究所和上海规范研究所结合国内外对氨燃料动力船舶的实际需求和国际规则最新研究成果，制定了《船舶应用氨燃料指南》（简称“指南”）。

该《指南》将为氨燃料动力船舶和预设氨燃料动力船舶的设计、制造与检验提供有效的依据，有效满足船舶应用氨燃料的发展需求，对于氨燃料船舶的安全发展和水上清洁能源应用具有积极的促进作用，是在航运温室气体减排和国内“双碳”战略下CCS的又一重要研发成果。目前，《指南》已经通过专家评审。（武汉规范研究所 金鼎）

氨燃料发动机点火成功

11月30日，由中车大连机车车辆有限公司（以下简称中车大连公司）自主研发的我国首台中速大功率12V240H-DFA型氨燃料发动机点火成功，标志着我国已突破并掌握了氨燃料发动机关键技术，实现了氨燃料发动机零部件、整机和应用场景全产业链协同，在功率等级、经济性、排放、技术和可靠性等诸多方面处于国际先进、国内领先水平。

作为国内首台中速大功率氨燃料发动机，12V240H-DFA型氨燃料发动机以中车大连分公司自主研发的柴油发动机为基础，分别对燃烧、控制、安保、排放控制等系统进行技术创新，使其具有低碳环保、技术先进、安全性高、通用互换性好等特点。

特别是采用氨气电控低压多点喷射、柴油高压电喷、VTG可变截面涡轮等先进技术，以及设有双ECU、泄漏监控、氨气供给自动截止及防爆等安保措施后，可以精确控制燃料供给量，实现柴油喷射、氨气喷射和安保系统独立控制，确保发动机本质安全。据悉，该发动机单缸功率可达208kW，氨能占比85%，碳排放量降低80%，排放满足国标二阶段标准。

中车大连公司董事长林存增表示，氨燃料发动机点火启动成功，标志着氨动力科研专项取得阶段性技术成果，打破了清洁燃料应用技术壁垒，加快了我国发动机的无碳进程，在氨燃料船舶应用这条赛道上，实现了同国际知名公司技术并跑，并为上下游产业链创新升级提供了有力支撑。

据悉，12V240H-DFA型氨燃料发动机将装用至国内首艘氨燃料拖轮中，实现氨燃料发动机示范性应用。（科技日报记者 郝晓明）

 “三端”协同发力推进石化业“碳中和”

“当前，石油和化工行业推进‘双碳’目标的任务急迫而艰巨，必须从产能端、用能端和碳汇端‘三端’协同发力，通过从理论到技术的颠覆性创新实现‘碳中和’。”在11月28日于广州召开的2023中国化工学会年会上，院士们立足各自专业领域提出低碳发展的技术方案，积极助力行业实现“碳中和”。

张锁江院士强调，化工产业低碳系统重构必须完成三大变革：即原料要从石油、煤炭、天然气变革为生物质、CO₂和废弃物；工艺要由传统能源驱动变革为电氢驱动；产品要由大宗低端产品变革为高端产品等。

实现变革需要创新技术作为支撑，张锁江院士介绍了构建以电氢为主体的新能源化工体系在技术上面临的挑战和进展。该体系包括风光发电、储能、电解水制氢、电热合成氨等环节，最终得到“绿氨”，其中最重要的是开发MW级大面积钙钛矿光伏技术、新型锂浆料电池储能关键技术。“在上述工作的基础上，我们正在开发电氢驱动合成绿氨新工艺，以锂介导深度结合绿电绿氢的这一新工艺未来有望成为合成氨的新路线。”张锁江院士说。

生物制造可从原料源头上降低碳排放，在“碳中和”上潜力巨大。“但现阶段我国生物制造的初始原料90%来自玉米等粮食作物，同时每年8.65亿吨的秸秆原料化利用率仅1%，对农林废弃物糖化后的高值利用是生物制造在技术创新上面临的重要任务。”谭天伟院士说。

他还特别介绍了CO₂生物转化生产化学品这一实现碳循环利用的重要技术方向，目前在这一方向上开展的探索包括光酶、电酶、光菌、电菌等耦合转化CO₂制备化学品、材料和燃料等，其中以CO₂生物转化生产苹果酸、燃料法尼烯取得阶段性进展。

 “低碳智慧化工”是徐春明院士给出的技术构想。这里的低碳化包括两方面内容，一是变革性技术实现低碳化生产，以绿电实现供能方式低碳和以生产技术变革实现过程减碳；二是全生命周期管理实现全产业链低碳。而智慧化则需要传统理论与智能化技术有效结合。

徐春明院士指出低碳智慧化工当前面临的三个关键科学问题，即数据驱动和机理驱动在化工过程模型化方法中的协同机制；基于人工智能的“三传一反”基础研究与化工系统工程；绿电绿氢新范式下的低碳化工基础与智能化集成。

杨为民院士则以具体技术案例展示了高效催化技术在行业碳减排上的巨大作用。“超过90%化学品的生产过程涉及催化，高效催化技术是推动石化业低碳绿色发展的关键。”杨为民院士说。

在化石资源高效利用方面，杨为民院士介绍了在催化剂上取得多项创新的苯与稀乙烯制乙苯技术。该技术应用至今累计转化副产稀乙烯1540万吨，仅利用稀乙烯一项就减少CO₂排放1200万吨。

在原料绿色化方面，他介绍了生物基乙醇制乙苯绿色成套技术。“目前全球乙苯产能5000万吨，如若全部采用该技术，则每年减排CO₂约4400万吨。可以预见，随着‘双碳’目标加快推进，这一技术的应用前景也将十分广阔。”杨为民院士非常看好该技术。（李晓岩）

二氧化碳基聚碳新材料研究获突破

记者上周从西安石油大学获悉，该校化学化工学院王文珍教授团队在二氧化碳基聚碳酸酯（PPC）材料绿色开发研究方面取得新进展，通过高效低廉的新型催化剂用于二氧化碳高效转化，成功合成新型PPC材料，并且改性后具有很强的抗紫外线老化能力及抗菌特性。

当前，二氧化碳减排已成为全球瞩目的环境问题。“我们将二氧化碳与环氧化物通过交替共聚反应制备成可降解的PPC材料，不仅可以缓解温室效应，还可消除塑料的‘白色污染’。”王文珍介绍说，但这种材料热稳定性、力学性能尚不理想，对其功能性的研究仍然缺乏，限制了应用范围。

对此，王文珍团队开发出一系列高效低廉的新型催化剂用于二氧化碳的高效转化，并系统探索了PPC催化反应体系的竞争与协同机制，实现聚合物的高效可控合成。此外，该团队通过在PPC主链骨架中设计引入刚性的酸酐类第三单体，合成了具有强阻燃性能的PPC材料。

高性能抗菌材料是预防感染传播和减少对抗生素依赖的措施之一。王文珍团队在上述研究的基础上，不断拓展PPC材料的应用范围。“PPC具有良好的生物相容性和生物降解性，可以作为构建更多功能聚合物的绿色平台。”王文珍说。

据王文珍介绍，他们团队以三元共聚改性PPC为思路，将具有生物光活性的第三单体引入到二氧化碳与环氧化物交替共聚反应中，对PPC进行化学改性。研究结果表明，改性后的二氧化碳基聚碳酸酯（PPCB）具有很强的抗紫外线老化能力以及抗菌特性，可有效防止病原体传播感染并减少对抗生素的依赖，具有巨大的应用潜力。（李军）

我国氢能储运装备技术全面提升