合成氨是我國傳統(tǒng)行業(yè)，起步于上世紀30年代，行業(yè)整體發(fā)展較為成熟。由于合成氨的生產特性，行業(yè)耗能量較大。國家發(fā)展改革委等四部門聯合發(fā)布的《高耗能行業(yè)重點領域節(jié)能降碳改造升級實施指南(2022年)版》(以下簡稱《指南》)提出，到2025年，合成氨行業(yè)能效標桿水平以上產能占比達到15%，能效基準水平以下產能基本清零。對于該目標，合成氨行業(yè)完成起來是否存在困難?未來合成氨行業(yè)節(jié)能降碳重點工作有哪些?綠氫制合成氨路線是否可行?帶著諸多疑問，《中國石油和化工》雜志對中國氮肥工業(yè)協(xié)會會長顧宗勤進行了專訪。

　　中國石油和化工：顧會長，您好!請您介紹一下目前合成氨行業(yè)的產能布局，以及能耗基本情況。

　　顧宗勤：合成氨行業(yè)的布局可以按照其不同的生產原料而分為兩大區(qū)域。以天然氣為原料的合成氨(以下簡稱“氣頭”)產能主要布局在天然氣資源豐富的西南地區(qū)，以及包括新疆附近區(qū)域在內的西北地區(qū)。以煤炭為原料的合成氨產能(以下簡稱“煤頭”)則主要分布于山西、內蒙古、河南、山東等煤炭資源較為豐富的華北及毗鄰地區(qū)。上述三大地區(qū)(西南、西北及華北)基本可以覆蓋我國的合成氨生產能力。而在南方地區(qū)，如廣東、廣西、浙江等，基本上沒有合成氨的產能布局。

　　合成氨行業(yè)未來還會繼續(xù)圍繞原料進行產能布局。因為原料是合成氨生產最為核心的要素。我們核查的數據顯示，原料可占據合成氨生產成本的一半以上。尤其是煤頭工藝，煤炭所占的成本比例最高可逼近80%。

　　能耗方面，合成氨屬于我國石化工業(yè)當中能耗較高的一個產品。這是因為在生產過程當中，煤炭、天然氣等化石能源既做原料又做燃料。如果與同樣較高能耗的煉油工業(yè)進行對比，煉油的工業(yè)產品仍然是能源，而合成氨則不是，因此煉油工藝過程的能源消耗沒有合成氨高。所以從單位產品的耗能來看，合成氨是最高的。此外，合成氨反應過程需要高溫高壓條件，需要大量電耗。因此，在節(jié)能降碳工作中，應當把合成氨當成一個非常重要的產品來對待。

　　企業(yè)能耗水平方面，根據《合成氨行業(yè)節(jié)能降碳改造實施指南》，截至2020年底，我國合成氨行業(yè)能效優(yōu)于標桿水平的產能占7%，能效低于基準水平的產能占19%。此外，《指南》還提出合成氨行業(yè)“十四五”工作目標，即：到2025年，合成氨行業(yè)能效標桿水平以上產能占比達到15%，能效基準水平以下產能基本清零。

　　中國石油和化工：我們觀察到，《指南》對現代煤化工、煉油、乙烯等提出的“能效標桿水平以上產能占比”要求為30%甚至50%，而針對合成氨行業(yè)的這一要求僅為“達到15%”。您如何看這樣的差距?合成氨行業(yè)完成15%的目標是否有難度?

　　顧宗勤：坦率地說，難度非常大。

　　首先，從目前的情況看，合成氨行業(yè)的節(jié)能技術改造空間不是很大，難以通過改造整個裝置實現大幅度節(jié)能降碳。從技術方面來看，我國煤頭合成氨技術處于世界領先水平，近年來也沒有更為顛覆性的先進節(jié)能技術問世。從裝置來看，很多氣頭合成氨企業(yè)的裝置建設于上世紀八九十年代，甚至更早，改造難度極大。如果將這些原有裝置推倒重建，則需要巨額投資，合成氨項目的投資動輒幾億元、幾十億元，對企業(yè)來說很困難。反觀現代煤化工等行業(yè)，是相對比較年輕的行業(yè)，工藝技術、熱工方案、裝置效率等，還有很多可以優(yōu)化的空間，有很大的改造提升潛力。這可以解釋為何《指南》對合成氨提出的指標低于現代煤化工等行業(yè)。

　　其次，環(huán)保要求的提升也使合成氨企業(yè)更難實現能耗指標的降低。從行業(yè)能耗數據來看，近5年我國合成氨行業(yè)每年的能耗降低不足1%，2020年還出現不降反升的情況。隨著我國環(huán)保要求提升，合成氨企業(yè)紛紛增設環(huán)保設施。環(huán)保設施都是需要耗電的，而在提升環(huán)保水平的同時，再要求企業(yè)大幅降低能耗，難度確實非常大。

　　再次，國家保供化肥的要求緊迫，合成氨行業(yè)肩負著氮肥保供重任。近年來，出于環(huán)保、高質量發(fā)展等方面的綜合考慮，行業(yè)大力清退落后產能，合成氨行業(yè)現有企業(yè)數量已從過去最多時的1500余家降至目前的200余家，大量小規(guī)模、高排放產能被清退。如果再因為能耗問題將這200余家企業(yè)中的一部分“一刀砍死”，保供形勢將更加嚴峻。

　　還要強調一點，合成氨供給還牽涉到我國糧食安全問題。如果國內合成氨企業(yè)因能耗問題而停產、限產，我們就必須依靠進口化肥來補充國內的需求。而進口化肥價格昂貴，這部分價差的壓力最終會傳導給終端農民用戶。以尿素為例，當前國際尿素噸價1100美元，折合成人民幣在7000元左右，而國產尿素價格全部在3000元以下。進口合成氨可能會導致農民用不起化肥。此外，以我國上世紀80年代大量進口化肥的經驗來看，如果我國大量進口合成氨，國外供應商勢必借機大幅提價，屆時價差會進一步加劇。

　　上述均是合成氨行業(yè)在節(jié)能降碳過程中需要考慮的現實問題。

　　中國石油和化工：針對《指南》提出的目標和要求，請您從專業(yè)的角度向本刊讀者介紹一下合成氨行業(yè)下一步的重點工作。

　　顧宗勤：“十四五”期間，氮肥行業(yè)應著重做好以下工作：

　　一是推動合成氨標桿企業(yè)上馬大型化、國產化裝置，提高合成氨單套裝置生產能力。目前合成氨裝置的規(guī)模一般在30萬～40萬噸/年，或50萬～60萬噸/年，已是大化肥裝置，但還不夠。在“十四五”期間，要爭取上馬100萬噸/年的大型化裝置。這是因為裝置規(guī)模越大，能耗越低。

　　二是加快成熟工藝裝備普及推廣，推動業(yè)內企業(yè)利用新技術。包括：新型煤氣化裝置節(jié)能低碳技術改造、煤氣化合成氨裝置節(jié)能降碳技術改造、天然氣原料合成氨裝置節(jié)能降碳技術改造、尿素裝置節(jié)能低碳改造以及優(yōu)化能量回收網絡、回收余壓余熱等技術。這些新技術從氣化、凈化、壓縮、合成等各個環(huán)節(jié)入手，有序推動老舊裝置改造升級，“深挖細算”地為合成氨企業(yè)實現能耗降低。

　　我舉一個例子：早期建設的合成氨裝置主要采用傳統(tǒng)的絕熱變換工藝，該工藝蒸汽消耗高?，F在則采用等溫變換技術，可以回收變換反應熱，降低能源消耗。

　　此外，合成氨行業(yè)在進行改造升級的過程中，還應注重與機械、鍋爐等行業(yè)進行聯動，將其先進經驗技術引入合成氨行業(yè)，為我所用。

　　需要強調的是，成熟工藝的推廣工作絕非易事。上馬新裝置、進行試運行，以及后期的推廣工作等，均需花費大量時間和資金，一個“五年計劃”下來，也許只能推廣3～4個新技術。

　　氮肥工業(yè)協(xié)會每年都要召開會員大會、信息交流會等會議，旨在將先進的行業(yè)技術分享給業(yè)內企業(yè)，并讓企業(yè)到先進單位參觀、學習，以提高行業(yè)的技術水平，推動行業(yè)高質量發(fā)展。

　　中國石油和化工：前段時間，國家出臺我國首個氫能中長期規(guī)劃。本刊高度關注氫能對合成氨行業(yè)節(jié)能降碳的影響。比如，綠氫制造合成氨是否可行?請您介紹一下這方面的情況。

　　顧宗勤：綠氫是通過可再生能源轉化而來。而目前合成氨行業(yè)所用的氫均是灰氫，是依靠煤氣化分解水，或用天然氣分解水而來，也就是以化石能源為原料。

　　從節(jié)能降碳角度來看，綠氫制合成氨具有較大的優(yōu)勢。此外，綠氫路線的流程更為精簡，不再需要煤氣化的一系列凈化裝置，如脫硫、脫碳裝置等，綠氫可以直接與氮氣反應制造合成氨。

　　但如果考慮成本等問題，現階段尚無法實現綠氫工藝對傳統(tǒng)工藝的替代。綠氫的生產過程是可再生能源發(fā)電，再用這部分電進行電解水得到的氫。隨著近年來可再生能源價格一再降低，可再生能源發(fā)電的電價也從過去的每千瓦時1元多降至目前的0.2元左右。成本下降速度之快，使人們對綠氫產生了極大的興趣，但就0.2元的成本來看，在傳統(tǒng)工藝面前仍然沒有競爭力。據測算，在現有的條件下，只有當可再生能源發(fā)電的電價進一步降至每度0.1元以下的時候，綠氫路線的成本才能和傳統(tǒng)的煤頭、氣頭路線相競爭。

　　需要看到的是，可再生能源發(fā)電的電價從每千瓦時0.2元降到0.1元的難度。成本降到一定程度，再降難度會大幅度增加，這是因為可再生能源投資要折舊，電解水裝置投資也需要折舊，比如風電的風車、光伏的太陽能板等等。

　　此外，在制氫量方面，無論是綠氫還是工業(yè)副產的氫，近期均無法支撐合成氨行業(yè)的用氫量，不能依靠這些氫去解決合成氨行業(yè)碳排放的問題。綠氫方面，《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021～2035 年)》提出，到2025年可再生能源制氫量達到10萬～20萬噸/年，而20萬噸氫只能生產160萬噸合成氨，但目前全國合成氨總產量為5000多萬噸?？稍偕茉粗茪淞颗c合成氨行業(yè)用氫量之間，存在巨大缺口。

　　綜合而言，關于氫能助力合成氨行業(yè)節(jié)能降碳問題，我認為是一個遠景的展望，它需要非常低的可再生能源價格?；蛟S有一天出現了顛覆性的技術，夢想變?yōu)楝F實。雖然我們現階段暫時無法做到，但我相信這一天遲早會到來。