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氨(NH₃)是指在高温高压和催化剂作用下由氮和氢直接合成的一种具有刺激性气味的气态物质。沸点为-33.5℃,临界压力约11.2 MPa,易液化为无色液体;有较弱的燃烧性,燃点高达651℃,燃烧产物有氮气、水等;爆炸极限在15%~25%,有一定的爆炸风险;氨具有毒性,如果泄漏,对环境具有污染性。
氨作为绿色燃料,几乎没有碳排放。氨在-33℃或常温下加压(1 MPa)即可液化为液氨,可大幅降低储运成本和能耗。液氨在标准大气压下密度约为0.73 g/cm³;液氨能量密度达 22.6 MJ/kg,是液氢的1.5倍以上,液氨燃料(NH₃)正成为航运、发电甚至航空领域的重要零碳能源选择,它燃烧后只产生氮气和水,不排放二氧化碳,被视为未来能源转型的关键方向之一。
氨的合成是合成氨生产的最后一道工序,其任务是将经过精制的氢氮混合气在催化剂的作用下多快好省地合成为氨。对于合成系统来说,液体氨即是它的产品。
合成氨生产采用哈伯Harber-Bosch工艺,化学方程式为3H₂ + N₂→2NH₃,相对简单。N₂来自空气分离,工艺简单。而氢气来自煤制氢或天然气制氢,工艺复杂。煤制氢制氨与天然气制氢制氨都是“留氢去碳”,碳排放严重,是合成氨工业主要的碳排放来源。
由于合成氨对氢气来源没有特殊需求,完全可以使用绿氢替代。绿氨的生产工艺简单,主要包含氮气空分与氮氢反应等环节,占地空间小,可搭配电解水制氢基地建设绿氨工厂,实现分布式制氢制氨,做到绿氢实时消纳。同时近乎实现零碳排放。
根据国际海事组织数据,全球船舶碳排放约占全球总排放的2.2%~2.5%,具有迫切的减碳需求。绿氨、绿色甲醇、绿氢成为船舶航运领域最受关注的三种绿色替代燃料。与另外两种绿色燃料相比,绿氨燃料易压缩储运、且能够较低成本地实现全生命周期零碳排放。因此,绿氨将成为船运领域最有竞争力的绿色替代燃料之一。
氨燃料的品质要求:
1. 纯度与杂质控制:
■ 液氨纯度 ≥ 99.5%,水分含量低于0.1%。
■ 杂质总含量(如氧气、氮氧化物、硫化氢等)应低于0.05%,且需控制溶解氧在2.5ppm以下。
■ 酸碱度(PH值)需维持在6-8范围内,避免腐蚀性影响。
2. 物理特性:液态氨在标准大气压下密度约为0.73 g/cm³,储存温度需接近沸点(-33℃)以稳定状态。
备注:
1) 产品质量需符合《液体无水氨》(GB/T 536)国家标准,该标准规定了氨的纯度、水分、油分等关键指标,是燃料级氨的基础质量依据。2026年1月,国家能源局发布了《绿色合成氨评价标准》,这是我国首个专门针对合成氨绿色产品的评价规范。合成氨燃料的质量不仅关注化学纯度,更日益强调其全生命周期的绿色属性。
2) 始终参考当前适用的最新版本。
