1935年，在中國(guó)化學(xué)家侯德榜的領(lǐng)導(dǎo)下，中國(guó)建成了第一座兼產(chǎn)合成氨、硝酸、硫酸和硫酸銨的聯(lián)合企業(yè)南京永利铔廠（1952年更名為永利寧廠）。建國(guó)初期，我們的氮肥工業(yè)十分薄弱，1949年的化肥產(chǎn)量?jī)H為6000噸。后來(lái)在中央高層的領(lǐng)導(dǎo)下、侯德傍先生的指導(dǎo)下，全國(guó)建了1500多個(gè)800～5000噸/年以煤為原料生產(chǎn)碳酸氫銨小化肥的裝置。但還不能滿足國(guó)內(nèi)糧食生產(chǎn)的需要。
上世紀(jì)60年代中期和70年代初期，我們引進(jìn)了3套重油氣化裝置、13套大氮肥裝置�？梢哉f(shuō)，氮肥引進(jìn)技術(shù)帶來(lái)了諸多好處，是現(xiàn)代煤化工的先導(dǎo)。今天煤化工的發(fā)展遇到了碳排放的問(wèn)題。那么，能不能從氮肥工業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)中探尋現(xiàn)代煤化工的未來(lái)發(fā)展之路呢？
上世紀(jì)60年代中期，我國(guó)引進(jìn)意大利蒙特卡帝尼公司重油氣化工藝，國(guó)內(nèi)自己設(shè)計(jì)后續(xù)流程，在山東魯南、陜西興平、甘肅劉家峽建了3套重油氣化裝置，合成氨規(guī)模均為5萬(wàn)噸／年。上世紀(jì)70年代初期，我國(guó)引進(jìn)了13套當(dāng)時(shí)國(guó)際上較先進(jìn)的大氮肥裝置，規(guī)模均為30萬(wàn)噸/年合成氨，原料是天然氣和輕油。3套重油氣化裝置實(shí)際是現(xiàn)代煤化工的先導(dǎo)。因?yàn)橹赜蜌饣に嚺c煤氣化工藝(氣流床)十分類同，后續(xù)整條氮肥生產(chǎn)的工藝路線也十分相似，包含了氣化+空分+變換+凈化+合成+精制等工藝單元。而13套大氮肥裝置的引進(jìn)，使我們獲得了包括科研、設(shè)計(jì)、制造、安裝和生產(chǎn)等多方面的經(jīng)驗(yàn)，給我國(guó)化學(xué)工業(yè)帶來(lái)了全面的技術(shù)進(jìn)步。
我們學(xué)會(huì)了整個(gè)裝置的工藝路線設(shè)計(jì)、每一個(gè)單元操作的工藝設(shè)計(jì)。從此以后，我們有能力建設(shè)國(guó)產(chǎn)大氮肥裝置。我們懂得了全套裝置的能量計(jì)算，在什么情況下可以采取各種節(jié)能措施。我們掌握了大型高壓設(shè)備等的國(guó)產(chǎn)化，掌握了全系統(tǒng)的分散系統(tǒng)控制（DCS）。在以后若干年內(nèi)，我們的設(shè)計(jì)單位和工廠對(duì)這13套裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)改造，取得了節(jié)能改造的重大成果，使得這類裝置的單位產(chǎn)品噸氨能耗從10百萬(wàn)大卡降低到8百萬(wàn)大卡左右。
氮肥工業(yè)與煤化工有很多相通之處。從工藝角度來(lái)看，它們都要走碳一路線，要經(jīng)過(guò)氣化、變換、凈化和合成這些步驟。大氮肥項(xiàng)目工藝流程涵蓋氣化+變換+凈化+合成+精制，與今天煤化工的基本工藝過(guò)程在原則上是一致的。也就是說(shuō)，這些引進(jìn)的碳一工藝路線也是現(xiàn)代煤化工的先導(dǎo)。直到現(xiàn)在，這些設(shè)計(jì)全部應(yīng)用到我國(guó)現(xiàn)代煤化工煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制甲烷等的設(shè)計(jì)中。
不過(guò)，今天氮肥需求已經(jīng)飽和了，氮肥工業(yè)的發(fā)展基本停滯。而煤化工需求還沒(méi)有飽和，但遇到了碳排放的問(wèn)題，阻礙了煤化工的繼續(xù)發(fā)展。
50多年的化工建設(shè)經(jīng)驗(yàn)告訴我們，現(xiàn)代煤化工設(shè)計(jì)已經(jīng)采用了全部最先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)、進(jìn)行了過(guò)程系統(tǒng)優(yōu)化，能效已經(jīng)接近極限。由于煤的品質(zhì)決定了能效的高低，在這條工藝路線上，再大幅提高能效和降低能耗已經(jīng)沒(méi)有辦法了。所以，未來(lái)現(xiàn)代煤化工的主攻方向應(yīng)該是排碳，而不是能效。傳統(tǒng)的碳一化工流程設(shè)計(jì)能量已經(jīng)優(yōu)化，沒(méi)有辦法再提高了。要想減少排碳，必須另辟新路。
目前我們首先要研究傳統(tǒng)流程中碳排放多在什么地方。通常，進(jìn)入合成工序之前的氫氣與一氧化碳的比例是2或者3。這么多的氫氣都是由一氧化碳轉(zhuǎn)化的，并且產(chǎn)生了等量的二氧化碳。所以，全流程中排放的二氧化碳特別多。只有破掉這一工藝，二氧化碳的產(chǎn)生量才能明顯減少。因此，如果將綠氫引入傳統(tǒng)流程中，沒(méi)有變換過(guò)程，從工廠的整體設(shè)計(jì)來(lái)講，煤氣化的規(guī)�？梢钥s小一半以上、二氧化碳的排放總量可以減少70%以上。
是否還有別的辦法？就要靠大家集思廣益了。路需要大家去走，等著不是出路，光講原則而沒(méi)有具體辦法也不是出路，靠細(xì)節(jié)之處的節(jié)能小改還不是出路，指望降低雙碳排放標(biāo)準(zhǔn)更不是出路。我們只有不斷創(chuàng)新，提出新的解決辦法，通過(guò)多種方法的比較，才能得到一條減少排碳的高效路子。