液氨合成、储运及应用全产业链技术发展现状及趋势

李玉星,刘奕婷,张函菁,俞欣然,王财林(中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院•山东省油气与新能源储运安全重点实验室)
摘要: 【目的】氨作为零碳能源体系的核心载体与重要化工原料,其全产业链技术发展对推动能源结构转型、实现“双碳”目标具有重要意义。当前氨产业规模化发展面临合成技术转型瓶颈、储运安全风险突出、应用场景技术适配性不足等问题,通过梳理氨全产业链技术发展现状,剖析核心问题并提出突破方向,为氨经济可持续发展提供理论支撑与技术参考。【方法】采用文献梳理与技术分析相结合的方法,系统梳理了氨合成技术的演进路径,分析了液氨储存、运输环节的核心工艺、安全风险及防护技术,探讨了氨的多元应用场景与技术瓶颈,同时剖析了氨产业链规模化发展面临的安全、经济等核心问题。【结果】明确了蓝氨、绿氨、电化学直接还原氨等合成技术的优劣与适用场景,蓝氨碳捕集率达85%~95%,绿氨可实现全生命周期零碳排放,电化学合成氨的法拉第效率已达30%~40%;总结了液氨高压、低温储存、管道运输的技术特征与安全防控要点,储运环节需重点防控的风险及金属氨络合物、地下盐穴等新型储氨方式;梳理了氨在能源、工业等领域应用的技术原理与产业化潜力,氨价在3 000 元/t 以下具备冶金替代经济性,2025 年全球绿氨规划产能超4 200×104 t,其中中国占2 038×104 t,现阶段绿氨成本约4 500 元/t,为灰氨的2 倍以上。【结论】液氨储运技术已趋成熟,蓝氨为低碳过渡方案,绿氨是当前最具商业化潜力的零碳合成路径,预计2030 年绿氨可与灰氨平价。推动氨产业链规模化发展,需从技术研发、安全环保、产业政策3 个维度发力,突破核心技术瓶颈,强化全流程安全防控,并完善基建与标准体系。(图 5,表 3,参 45)
关键词: 液氨;氨合成;氨储运;氨应用;氨安全;氨经济

目录介绍

1 氨合成技术发展历程

1.1 第一代氨合成技术(蓝色氨)

1.2 第二代氨合成技术(绿色氨)

1.3 第三代氨合成技术(电化学直接还原)

1.4 新兴氨合成技术

1.4.1 光化学还原制氨技术

1.4.2 生物合成制氨技术

1.5 氨合成技术经济性综合对比分析

2 液氨的储存及安全问题

2.1 中压常温储存

2.1.1 储存特点

2.1.2 主要安全问题

2.1.3 安全解决措施

2.2 常压低温储存

2.2.1 储存特点

2.2.2 主要安全问题

2.3 新型储氨方式

2.3.1 金属氨络合物储存

2.3.2 地下盐穴储存

3 液氨运输技术发展现状

3.1 发展概况

3.2 管输技术

3.2.1 泄放技术

3.2.2 成品油管道改输液氨

1)介质特性兼容性

2)管材与管道结构适配性

3)关键设备改造

3.3 安全问题及预防措施

4 氨的多元化应用

4.1 交通燃料替代

4.2 燃料电池应用

4.3 冶金行业还原剂替代

4.4 制冷与热泵系统

5 液氨产业链未来发展的核心问题与解决方案

5.1 核心问题

5.2 解决方案

5.2.1 核心工艺技术研发

5.2.2 安全环保防控技术

5.2.3 产业政策保障

6 结论及展望


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