氮肥作为农业生产的主要化肥品种，在我国农业生产中起着决定性的作用，工业合成氨生产的主要目的是为农业提供含氮肥料。20世纪80年代以来，随着世界能源价格的不断上涨，降低能耗与成本已成为合成氨工业发展和技术进步的主攻方向。合成氨厂的核心是氨合成催化剂，寻找与开发高效低温低压氨合成催化剂是合成氨工业节能降耗的有效途径。近日，记者获悉我国独创的新型氨合成催化剂———Amomax-10型氧化型、Amomax-10H型预还原型氨合成催化剂通过了专家技术鉴定。这两种新催化剂在氮肥生产中有何优势？在国际上处于什么水平？在技术上又有什么创新和突破？带着这些问题，记者采访了该新型催化剂合作研发生产企业盘锦南方化学辽河催化剂有限公司总经理陈超。 

    突破，创新每个技术关键点 

    据陈超介绍，Amomax-10型氨合成催化剂、Amomax-10H型预还原型氨合成催化剂是我国独创的新型氧化亚铁基氨合成催化剂，由浙江工业大学研制发明并拥有自主知识产权、盘锦南方化学辽河催化剂有限公司组织生产。它是我国高校科技工作者与企业长期以来坚持合作、不断实践、不断探索、不断开拓的结果。采用高活性的氧化亚铁基氨合成催化剂制备预还原型催化剂是国际首创。

    科研人员通过对氧化亚铁基催化剂还原与钝化的深入研究，开发了获得最佳性能的预还原型催化剂的制备工艺，该新型预还原催化剂的生产工艺是对传统预还原型催化剂生产工艺的重大创新。陈超介绍，该产品具有更好的低温活性和热稳定性，与同类产品相比，居于国际领先地位。尤其是预还原型催化剂的推出，进一步提升了氧化亚铁基催化剂在合成氨厂的使用效果，解决了氧化亚铁基催化剂极易还原与大型氨厂还原设施不足的矛盾，节能效果非常明显。

    据粗略计算，对于日产千吨的大型合成氨厂，使用预还原型催化剂所节约的能源价值远大于整炉催化剂的成本。陈超称，目前我国合成氨年产量已经突破4000万吨大关，而且呈逐年增长的趋势。合成氨是氮肥的基础原料，氮肥生产合成氨消耗量约占全国合成氨消耗总量的87％。在合成氨生产中，合成氨催化剂起着至关重要的作用，它不仅关系到产品的质量，而且关系到产品产量，这种催化剂的应用前景相当广阔。

    新型催化剂在性能、工效、节能上有何突破？陈超用大化集团及湖北化肥厂的应用实践给出这样的答案：大化集团合成氨装置为TopsoeS-200型合成塔，催化剂装量130吨，全部装填Amo鄄max-10H型预还原催化剂，于2005年6月投入使用。在相同负荷下，由于氨净值提高，其循环气量减少、合成塔压力降低，合成压缩机功耗降低，其透平蒸汽耗量每小时可节约5吨，且循环量的减少还降低了冷冻功耗。另外塔出口气体温度的提高，也增大了副产蒸汽的产量。由此可见，应用Amomax-10H型催化剂，综合能耗的下降是明显的。该厂全部采用Amo鄄max-10H型预还原型催化剂，还原工序仅40小时，缩短还原时间3～4天，节省了大量的动力与原料，还提前3～4天投入生产，其经济效益十分可观。采用新催化剂还具有还原操作简便、无稀氨水排放、投产后催化剂活性好等特点。

    工业应用表明，采用Amo鄄max-10H型预还原型催化剂节能降耗见效快、使用效果好。节约还原开车费用约500万元，整个还原期间无稀氨水排放，还能产氨100多吨，增加产值约900万元。最近在中石化湖北化肥厂使用Amomax-10H型预还原催化剂及Amomax-10氧化型催化剂近200吨，还原仅用70个小时，现日产氨达1128吨，创历史纪录，用户相当满意。

    研制，技术在每个环节提升

    陈超介绍，在合成氨生产领域，我国几十年一直沿用传统熔铁催化剂的四氧化三铁基体系，此类催化剂是由四氧化三铁基催化剂经还原与稳定化处理而制得，用电阻炉进行生产，存在着催化活性低、低温低压活性差、难活化、起活温度较低、产氨晚且耐热与抗毒性能及机械能力弱等不足，不仅生产周期长，增加了生产耗时，限制了产量，而且耗能高，可利用成分损耗大，既浪费了有用资源，又对环境造成一定污染。

    针对这些问题，从20世纪80年代起，浙江工业大学的科研人员在分析了大批资料和生产过程数据的基础上，进行了氨合成催化剂制备试验，并首次制得了一批铁比值远远高于传统经典值的催化剂，突破了国际上沿袭了八十多年的熔铁催化剂的传统体系，进而发明了氧化亚铁基氨合成催化剂。传统熔铁氨合成催化剂在我国已经过几十年来的发展，如上世纪70年代我国开发了A110系列催化剂、80年代开发了铁钴催化剂等，因此要想再取得明显的进展已变得十分艰难。1986年，经典熔铁催化剂的突破，即氧化亚铁基催化剂的发明，成了熔铁氨合成催化剂技术进步的新起点。Amomax-10型氨合成催化剂是科研人员在一些亚铁基氨合成催化剂的基础上，针对氧化亚铁基催化剂工厂使用的实际状况与不足，进行创新开发，提高了它的活性、稳定性与使用寿命。他们采用X射线衍射、穆斯堡尔谱、扫描电镜等多种实验手段，深入剖析催化剂活性衰退较快的内在原因。

    研究查明，其主要原因是，在传统四氧化三铁基催化剂中经典而有效的结构型助剂氧化铝，难以溶于氧化亚铁基催化剂的主体相中，造成枝晶大小、Ca、Al等助剂分布不均匀。在对该新型催化剂的研发过程中，科研人员充分发挥多学科合作研究的优势，深入研究并更深刻了解了基催化剂组成、制备工艺与结构及性能间的密切联系。该催化剂不仅添加了新的助剂、且从制备工艺、研制新型预还原型催化剂等方面，进一步提高其活性与稳定性，延长其使用寿命。陈超称，自我国原创性发明了氧化亚铁基氨合成催化剂以来，经过二十年坚持不懈的开拓创新，Amomax-10型和Amomax-10H型氨合成催化剂现已成功用于国内外大型氨厂，至今我国依然是世界上惟一拥有氧化亚铁基氨合成催化剂及氧化亚铁基预还原氨合成催化剂自主知识产权的国家，这些都表明了我国在该领域的国际领先的突出优势。我国独创并不断创新与进步的氧化亚铁基氨合成催化剂可望越来越广泛地用于国内外合成氨厂。说起公司在新型催化剂所作贡献，陈超告诉记者，盘锦南方化学辽河催化剂有限公司是目前我国催化剂行业合成气领域惟一的一家合资公司，也是目前亚洲较大的一家催化剂企业。2002年12月9日，该公司由辽宁华锦化工集团与德国南方化学集团共同组建，拥有市场营销、综合财务、生产、研发质检四个部门，一个技术中心。

    目前，该公司生产线已增加至9条，各种催化剂年产量多达4000吨。德国南方化学集团是世界三大催化剂生产销售集团之一，是全球合成催化剂领域的最大供应商。该集团目前已拥有美国GIRDLER公司、CCI公司、UCI公司，同时还控制了日本三井和东洋触媒公司51%的股权，拥有了合成氨、制氢、甲醇、直接还原铁等合成气催化剂制造生产方面的领先技术。陈超还说，为尽快使这项新技术应用于氮肥生产，在盘锦南方化学辽河催化剂公司进行制造，并首次运用电弧炉进行生产，2001年6月，新型氧化亚铁基氨合成催化剂（Amomax-10型）在辽河催化剂厂生产装置上试生产。2003年底，Amomax-10型催化剂与Amomax-10H型预还原型氨合成催化剂首次用于大型合成氨厂———辽河化肥厂并取得成功，后又相继应用于大化集团合成氨厂、阿克苏华锦化肥、山西天脊、湖北化肥厂等大型氨厂，出口到俄罗斯、奥地利、美国、德国、立陶宛等国家。现使用用户已达26家，其中大化肥10家，中小化肥16家。经过使用，用户普遍反映该产品还原出水快，还原时间短，低温活性好，床层阻力较小，产氨量较高。Amomax-10型催化剂是新一代氧化亚铁基催化剂，其创新点为：（1）通过添加新的助剂，使其高度分散在主体相中，兼有电子型助剂与结构型助剂的双重作用，不仅提高活性，且提高了抗毒与耐热性能。（2）添加了国内外无先例的助剂，使结构型助剂作用大为增强，进一步提高了耐热性。（3）根据对催化剂性能与制备工艺间关系的深入研究，首次采用了电弧炉熔融生产氧化亚铁基催化剂。这是氧化亚铁基催化剂生产技术的重大进步。

    合作，发挥企业生产优势

    20世纪70年代辽河催化剂厂（盘锦南方化学辽河催化剂公司前身）从丹麦托普索公司引进全套的生产线、还原装置和活性评价装置，为全国13套大化肥配套生产A103型氨合成催化剂等系列催化剂，为我国合成氨行业和农业的进一步发展做出了突出贡献。由于当时的A103型氨合成催化剂这种熔融铁产品技术的局限性，通过调整氧化亚铁来控制铁比非常困难，始终无法将该产品做到最好。陈超介绍，浙江工业大学新研制的Amomax-10型催化剂，氧化亚铁是它的主相，他的公司还原气氛的电弧炉特别适用于亚铁基生产。

    另外，该催化剂还加入了多种结构性和活性助剂。由于电弧炉具有比电阻炉融炼温度高200~300℃的特殊之处，可使这些助剂能够均匀分布，为产品的强度和热稳定性提供了保证，还原装置能为客户提供预还原产品。2001年公司果断决定将Amomax-10型及Amomax-10H型这两种催化剂的专利技术与我公司特有生产工艺技术相结合，从此盘活了闲置多年的固定资产，并使产学研合作项目在这里得到了升华。 竞争，向国际市场迈进 据介绍，在国内大型氮肥装置工业生产实践中，在接近相同的产量下，使用Amomax-10与使用A103相比，合成塔进出温升提高25℃，相当于氨净值提高约1.7个百分点，循环气量下降15%（在惰气含量比原来高1.0个百分点情况下）。仅提高氨净值就能带来如下经济效益：氨净值每提高1个百分点，可提高氨产量7%～10%，以最低值来计算，日产氨可提高11.9%，日产氨可达1119吨（以日产1000吨为计算），瞬间产氨有达到49吨/小时的记录。以年产33万吨计，年可增产合成氨39270吨，可增产尿素62832吨，以现在尿素出厂价格1750元/吨计算，合产值约9398万元。陈超表示，这组数据表明两种新型催化剂与传统的同类产品相比，具有明显优势，不仅在国内市场拥有较强竞争力，而且国际市场前景同样看好。专家预计，2010年全球合成氨表观消费量可望达到1.54亿吨，将比2003年增加2000万吨。巨大的市场需求也给新型催化剂走向国际市场注入了活力，所以公司决定将其推进国际市场，扩大我国原创催化剂在国际市场中的竞争实力。为打开国际市场，该公司第一目标选中远东地区。

    陈超介绍，经过努力，2004年首批催化剂出口俄罗斯，在拥有1400/MTPD的PERM公司的大型装置上应用，赢得用户很好的口碑，为进一步打开国际市场获得了声誉和先机。2005年初，公司又将产品打入奥地利，在欧洲中部拥有了又一块市场。2005年10月公司再一次把产品打进了美国市场，并在卡萨里轴径向三床层反应器上运用。2004年9月～2006年6月，在不足两年的时间里，公司的此类催化剂产品在国外体积装量已经达到了174.36立方米，创下了中国原创新催化剂产品出口的一个奇迹。这不仅验证了此类催化剂先进的技术性能，也再一次向世界展示了中国人的智慧和创新能力。

    记者采访陈超时获知，盘锦南方化学辽河催化剂有限公司已经研发多项高科技含量的催化剂产品。其中，LYT-96型环己醇脱氢催化剂，达到国际先进水平，用于环己醇脱氢生产环己酮；自主开发的LFT-95型糠醛加氢催化剂，广泛用于糠醛加氢生产二甲基呋喃；LT303-1型氯甲烷催化剂是公司自行开发研制的新产品，目前，氯甲烷催化剂在工业装置上应用已取得成功。