2021 年 8 月 25 日,韓國(guó)科學(xué)技術(shù)信息通信部的機(jī)械材料研究院發(fā)布消息,稱開(kāi)發(fā)出了一種在常溫常壓下利用可再生能源生產(chǎn)氨的創(chuàng)新工藝。這是一種零碳排放的氨生產(chǎn)工藝,這項(xiàng)技術(shù)有望在未來(lái)為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)做出巨大貢獻(xiàn)。
氨是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。市場(chǎng)上約有 80% 的氨用于化學(xué)肥料生產(chǎn),20% 為其它化工產(chǎn)品原料。目前全球合成氨技術(shù)以哈伯法(Harber-Bosch method)為主,即以氫氣(由天然氣或煤炭等化石能源而來(lái))和大氣中的氮?dú)鉃榉磻?yīng)物,在高溫高壓條件下使用催化劑生成氨。哈伯法生產(chǎn)氨消耗了全球約 1.8% 的能源,而在此過(guò)程中排放的二氧化碳也占全球二氧化碳總排放量的 1.8%。
2021 年 8 月 25 日,韓國(guó)科學(xué)技術(shù)信息通信部的機(jī)械材料研究院發(fā)布消息,稱開(kāi)發(fā)出了一種在常溫常壓下利用可再生能源生產(chǎn)氨的創(chuàng)新工藝。這是一種零碳排放的氨生產(chǎn)工藝,這項(xiàng)技術(shù)有望在未來(lái)為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)做出巨大貢獻(xiàn)。
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利用可再生能源生產(chǎn)氨的創(chuàng)新工藝
上述工藝是一種綠色合成氨等離子體催化劑集成系統(tǒng):利用大氣中的氮和水,通過(guò)等離子體催化劑集成系統(tǒng)生產(chǎn)合成氨的環(huán)保方法。這個(gè)過(guò)程不使用任何化石燃料,是一種可以產(chǎn)生“綠色氨”與零碳排放的技術(shù),它能實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)量比現(xiàn)有電化學(xué)氨生產(chǎn)技術(shù)高出 300-400 倍,被認(rèn)為是 Haber-Bosch 法的主要替代方式。
與現(xiàn)有氨生產(chǎn)法對(duì)高溫高壓的需求不同,此法中水和氮的反應(yīng)發(fā)生在常溫常壓條件下。另外,氨生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物 —— 硝酸鹽溶液,還可作為農(nóng)業(yè)營(yíng)養(yǎng)液和氧化劑使用。
未來(lái),該研究團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)開(kāi)發(fā)規(guī)模化和商業(yè)化技術(shù)來(lái)降低氨的生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。同時(shí),該團(tuán)隊(duì)還打算與國(guó)內(nèi)外工程公司合作,將他們的成果擴(kuò)大到合成氨工廠,尤其是運(yùn)行條件為常溫常壓的中小型工廠。
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全球已有多家公司計(jì)劃投資綠氨項(xiàng)目
在全球碳減排大環(huán)境下,各國(guó)企業(yè)在綠氨方面均做了大量的研究工作,有的項(xiàng)目已經(jīng)邁出了實(shí)質(zhì)性的步伐。這些企業(yè)包括能源公司、石化和化工公司以及投資公司,且多數(shù)新項(xiàng)目均為合資合作。
目前,與綠氨的項(xiàng)目有關(guān)的公司梳理如下:
中國(guó) 2030 年碳達(dá)峰和 2060 年碳中和目標(biāo)已確定,碳減排壓力巨大。我國(guó)石化和化工行業(yè)能源消費(fèi)量達(dá) 4.2 億噸標(biāo)煤,約占到全國(guó)消費(fèi)總量的 8.4%;我國(guó)石化和化工行業(yè)每年的 CO? 排放量達(dá)到 11 億噸左右,約占全國(guó)排放總量的 10%。
2020 年我國(guó)合成氨行業(yè)二氧化碳 (CO?) 的排放量占石化和化工行業(yè)排放總量的 19.9%,屬于相關(guān)子行業(yè)中的高碳排放行業(yè)。市場(chǎng)上 75% 的合成氨生產(chǎn)需以煤炭為原料,生產(chǎn) 1 噸合成氨,煤頭路線 CO? 排放約為 4.2 噸,天然氣頭路線約為 2.04 噸。
未來(lái),合成氨需求仍將呈上升趨勢(shì),而化石能源減排任務(wù)艱巨。在“雙碳”大背景下,合成氨企業(yè)可重點(diǎn)關(guān)注利用可再生能源生產(chǎn)綠氨的新技術(shù)新進(jìn)展,以期在綠色可持續(xù)發(fā)展方面找到新的藍(lán)海。
編輯 | 匡宋堯
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