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合成燃料 是指将煤、天然气、生物质等含能原料通过化学方法转化而成的液态或气态燃料。合成燃料的原料包括化石能源(如煤、天然气、油砂和油页岩等)和可再生资源(如生物质、污水、CO₂捕获气体)。
生产气态合成燃料的方法主要有：
甲烷化反应：利用煤、生物质等产生合成气(CO+H₂)，经甲烷化反应生成合成天然气(SNG)。反应原理：CO + 3H₂ → CH₄ + H₂O；CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O；
哈伯-博施法：采用Harber-Bosch工艺制氨，化学方程式为3H₂ + N₂ → 2NH₃。
合成燃料包括合成液体燃料和合成气态燃料，适用的气态合成燃料有：合成天然气(SNG)、合成氨(NH₃)、合成氢燃料等。
1. 合成天然气(SNG)：是指将煤炭、生物质等含碳资源经过气化和甲烷化反应等化学过程转化而成的合成燃料气体。其主要成分是甲烷(CH₄)，能直接替代或补充常规天然气使用。产品气中甲烷含量通常需不低于75%(部分标准要求95%以上)，低位热值可达8300 kcal/Nm³以上，符合管道输送或车用燃料标准。
可利用煤炭、生物质、焦炉煤气、兰炭尾气甚至CO₂与绿氢等作为原料。利用煤炭生产合成天然气，其能量利用率高、单位热值耗水量低，是解决天然气供需矛盾的重要途径；也可利用 CO₂和生物质资源生产合成天然气，大大减少温室气体的排放。合成天然气技术主要包括煤直接合成天然气技术、煤经合成气制取天然气技术、生物质制合成天然气技术、CO₂甲烷化合成天然气技术、焦炉气合成天然气技术等。
2. 合成氨(Synthetic ammonia)：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、氮氧化物等；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。
氨作为绿色燃料或氢能载体，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，在催化条件下分解释放出氢气，是一种优良的氢能载体。
合成氨生产采用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) 煤制合成天然气：依据中国国家标准《煤制合成天然气》(GB/T 33445-2023)；
2) 液氨质量符合：中国国家标准《液体无水氨》(GB/T 536)，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》，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。
3) 始终参考当前适用的最新版本。
