变压吸附脱除并回收合成氨变换气中C02

0 前言 近几年随着市场经济的发展,我国为数众多以生产碳铵为主的中小型合成氨厂由于工艺落后、能耗高、产品成本高等原因,已濒于停产的边缘,根据市场需要改单一产品为多元产品,降低能耗,降低生产成本已迫在眉睫.变换气脱碳是合成氨生产能耗高的工序之一.要降低吨氨能耗,选择低能耗的变换气脱碳技术是非常重要的.     

复合床层变压吸附法脱除合成气中微量CO和CO_2

采用分别装载活性炭和NA型吸附剂的复合床层的变压吸附工艺来脱除合成气中微量的CO和CO2,并利用Aspen-Adsim软件对其进行模拟和优化。模拟结果表明,吹扫气量对工艺性能有较大的影响,吹扫气由处在顺放步骤的吸附塔提供,因此在顺放步骤将床层压力降至较低压力,可获得较大的吹扫气量,此时的工艺性能也较优。模拟结果还表明,均压次数对工艺性能也有影响。在相同的顺放压降下,将变压吸附过程中的3次均压变为2次均压,可减少吸附剂用量,吸附剂产率更高,但塔底尾气量要相应增加。     

电催化合成氨研究进展

电催化氮还原合成氨在常压下进行,能克服高耗能、高CO₂排放等问题,是最有希望替代传统方法的新型技术之一。用于电催化合成氨反应的电解质材料按照工作原理和组成可以分为固体氧化物电解质、熔融盐电解质、聚合物膜电解质以及液体电解质等,工作温度依次降低。本文从电解质出发,综述了电催化合成氨工作原理、电极材料、生产速率和法拉第效率等方面的前沿理论和应用案例,指出了目前电催化氮还原合成氨领域面临着合成氨速率和法拉第效率低、电解质的质子传导效率不足、催化剂活性及稳定性不良等问题以及低温化的研究趋势,为深入探索电催化合成氨新方法提供理论支持和方向引导。     

MDEA溶液在合成气脱碳过程中的应用

对中石油宁夏石化分公司二化肥合成氨装置试车过程中脱碳系统开车情况进行了回顾、总结 ,对期间再生塔发生的液泛现象进行了原因分析     

电厂烟气氨法脱碳技术研究进展

随着“后京都时代”的到来,电厂烟气氨法脱碳技术成为近年来新兴的CO₂减排方法研究热点之一。本文对国内外有关氨法脱碳的机理、主要工艺和参数等的相关研究给予了详细的总结与分析,并对存在的问题和技术未来发展等方面进行了阐述。现有试验及系统模拟结果表明,氨法脱碳技术可实现90%以上的CO₂脱除效率,氨水溶液具有1.0 kg CO₂/kg NH₃以上的吸收能力;其中,CO₂脱除效率、吸收能力及速率等参数主要受氨水浓度、吸收反应温度、吸收剂再生条件等因素影响。经济性研究显示,氨法联合脱除技术有望将CO₂捕获带来的电价增长控制在20%以内。     

抽氢气及合成气工艺在合成氨装置的应用

介绍了抽氢气、合成气装置的工艺路线,技术特点,运行情况。该工艺在30万t／a年合成氨装置上的应用为国内首创,7．0MPa甲烷化工艺的工业化应用亦为国内首创。     

CO2 recovery from flue gas by PSA process using activated carbon

An experimental study was performed for the recovery of CO₂ from flue gas of the electric power plant by pressure swing adsorption process. Activated carbon was used as an adsorbent. The equilibrium adsorption isotherms of pure component and breakthrough curves of their mixture (CO₂ : N₂ : O₂=17 : 79 : 4 vol%) were measured. Pressure equalization step and product purge step were added to basic 4-step PSA for the recovery of strong adsorbates. Through investigation of the effects of each step and total feed rate, highly concentrated CO₂ could be obtained by increasing the adsorption time, product purge time, and evacuation time simultaneously with full pressure-equalization. Based on the basic results, the 3-bed, 8-step PSA cycle with the pressure equalization and product purge step was organized. Maximum product purity of CO₂ was 99.8% and recovery was 34%.     

d区过渡金属基催化剂用于电化学合成氨

d区过渡金属基（d-TMs）材料易于改性,且因其空的d轨道有利于吸附氮气（N₂）,分离的d电子可以供给N₂,被认为是理想的电化学合成氨（NRR）催化剂,在近年的深入研究中取得长足进展。本文综述了近几年改性d-TMs基材料应用于NRR的研究报道,简述了基于d-TMs基催化剂的NRR反应机理,并详细总结了表/界面工程、晶面调控与非晶化、缺陷工程、构建仿生位点等改性策略指导设计的d-TMs基NRR催化剂,重点分析了每种改性策略对NRR性能的影响。最后对该领域的发展前景进行了展望,从理论计算模型、催化剂改性、电化学体系、测试及表征手段、氨气（NH₃）检测手段等角度进一步提出了今后需要关注的问题,为改性d-TMs基高效NRR催化剂的设计提供了参考。     

电催化氮还原合成氨电化学系统研究进展

氨是化肥、涂料等领域中重要的化工原料,是产量第二高的商用化学品。目前,90%以上的氨均来自Haber-Bosch法,该工艺需要高温、高压条件,能耗较高,且依赖化石燃料的使用,产生大量CO₂排放,在倡导节能环保的新时代下,该工艺面临严重的能耗及环保问题。电催化氮还原合成氨工艺是一种采用电能驱动的节能工艺,且原料为绿色环保的H₂O和N₂,其有望替代传统合成氨工艺。但是目前该工艺存在一些技术难点有待突破,使其产氨速率、法拉第效率等性能不高,距离商用化生产差距较大。分析总结了该工艺的技术难点,围绕该领域的优化策略,重点综述了针对合成氨电化学系统的改进措施,以及近几年文献报道的研究进展,最后对该领域的未来发展进行展望。     

Experimental study on capturing CO 2 greenhouse gas by mixture of ammonia and soil

This paper presents our study on removal of carbon dioxide (CO₂) greenhouse gas emissions by using the mixture of ammonia and soil. CO₂ capture capacity using this method is 15% higher than the sum of ammonia chemical absorption capacity and soil physical adsorption capacity. Scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) are utilized to study this synergism. The removal effect is not only reflected in ammonia chemical reaction with CO₂. CO₂ can also be absorbed by ammonium bicarbonate (NH₄HCO₃) crystal, which is the main component of the product, or wrapped in the pore of the crystal or packed in the gap between the crystal and the soil. CO₂ can be permanently deposited as carbonated minerals in the subsoil earth layers.     

合成氨弛放气氨分离流程的模拟与比较

提出了合成氨弛放气的氨吸附分离流程,通过模拟计算,分析和比较了脱附温度及冷却水温度对吸附剂用量、吸附热及脱附热的影响。结果表明,当冷却水温度一定时,随着脱附温度的升高,吸附剂用量、吸附热、脱附热均存在一个突变点,突变点前后的变化趋势是一致的,均随着脱附温度的升高而增加。脱附温度选在突变点右侧附近,吸附剂用量、吸附热、脱附热均较低。与现行的驰放气氨吸收分离流程相比,吸附分离法的能耗和耗以及冷却水用量均显著低于吸收分离法,具有突出的优势。     

合成氨工艺脱碳方法评述

介绍了4种脱碳方法的发展现状,并对其性能优劣进行评述:碳酸丙烯酯(PC)法不仅溶剂损失大,净化气中CO2含量高,而且碳丙溶液对碳钢有腐蚀,生产效率低,能耗高;N-甲基二乙醇胺(MDEA)法溶液损耗小,净化度高,且对设备无腐蚀;聚乙二醇二甲醚(NHD)法不仅溶剂损耗低,净化度高,而且对设备腐蚀极小,能耗低,工艺流程简单,投资低。低温甲醇洗法工艺流程复杂,设备较多,投资高,但运行成本较低,而且溶液具有较好的热稳定性和化学稳定性,吸收选择性好,净化度高。脱碳方法的评述将会对合成氨工业生产中脱碳方法的选取起到一定的参考启示作用。     

氧缺陷三氧化钨纳米线阵列高效电催化合成氨

考虑到氨对食品、化工和能源的影响,有效激活惰性N₂合成氨在现代社会中具有十分重要的意义。在晶体结构中引入缺陷来调节材料的化学和物理性能是一种提高材料电催化性能的有效策略。采用Ar⁺等离子体轰击策略在WO₃的纳米线阵列上产生丰富的氧缺陷,氧缺陷WO₃的纳米线阵列（V-WO₃）电催化活化N≡N键,从而在环境条件下实现了高效的直接氨合成。氧元素的X射线光电子能谱测试表明,V-WO₃催化剂具有丰富的氧缺陷,氧缺陷是导致N₂高效电催化转化为NH₃的原因。     

合成氨弛放气、排放气的氢气回收技术

介绍了从合成氨排放气、弛放气中回收氢气的膜分离技术、变压吸附技术和深冷分离技术 ,并对该三种方法进行了比较     

氨氮与2-氨基吡啶在三维电催化氧化降解中的竞争

采用CuO-ZnO/多孔陶瓷为粒子电极的三维电催化氧化技术,对氨氮与2-氨基吡啶模拟废水的电催化氧化降解中的竞争过程进行研究。考察了氨氮及氨氮与2-氨基吡啶直接氧化和间接氧化降解的情况,并分析了氨氮与2-氨基吡啶的竞争反应过程。结果表明:间接氧化过程更有利于氨氮的去除,并可降低硝酸盐氮的累积率,2-氨基吡啶主要通过直接氧化降解,不受氨氮和氯离子的影响,直接氧化条件下2-氨基吡啶开环产物与氨氮存在强烈的竞争现象,间接氧化对2-氨基吡啶开环产物与氨氮的降解都有提高,且氨氮的去除优先于2-氨基吡啶开环产物。因此,可以通过改变三维电催化体系的直接和间接氧化条件,调整氨氮与有机物的去除效果,并可应用于含氨氮有机废水处理的现场调试。     

Recovery of CO2 from flue gas using an electrochemical membrane

A novel process has been designed for the economic production of very pure carbon dioxide from flue gas. Using a molten carbonate fuel cell stack as an electrically-driven membrane concentrator, a portion of the carbon dioxide in the flue gas, along with some oxygen, is emitted as a product stream. The oxygen is recycled to enrich the flue gas entering the concentrator. Preliminary economics appear favorable, with carbon dioxide produced at $21 per ton, this product is, however, in a binary mixture with oxygen and must be separated for final use, this mixture is suitable for standard means of separation. The cost is sensitive to the cost of electricity and the installed cost of the fuel-cell stack, as can be seen in Table 1. The projected cost, however, is significantly below the typical $70 per ton sales price for carbon dioxide, so that the process could be viable at higher electricity and equipment charges.     

电催化氮气还原合成氨催化材料研究进展

氨是纺织、制药、化肥等领域重要的化工原料,也是一种清洁的能源载体,需求量大。目前氨的工业生产主要为Haber-Bosch法,反应条件严苛,能源消耗大且碳排放较高。电催化氮气还原(NRR)合成氨是一种在常温常压下进行的反应,工作电位低,且电能可通过清洁能源提供,是一种很有潜力的合成氨新工艺。但目前电催化NRR材料的产氨速率和法拉第效率低、工作稳定性不够高、溶液中痕量氨的定量检测困难及检测标准不统一等都为其发展带来了巨大挑战。本文首先介绍了电催化NRR的反应机理和常用研究方法,然后重点梳理了2019年以来NRR催化材料的最新研究进展,最后对该领域研究面临的挑战和机遇进行了展望。     

氨法处理硫酸装置尾气生产亚铵的实践

介绍用氨法处理硫酸装置尾气生产亚硫酸铵的工艺流程、控制指标、主要设备和生产运行情况。实践表明,氨法SO2吸收率高,可实现装置尾气达标排放,但也存在产品品位较低的问题。对问题进行了分析并提出改进意见。     

氨法脱碳过程中氨逃逸规律及其抑制

近年来随着环境保护的不断深入,控制温室气体排放逐渐成为研究重点,而火力发电作为CO₂最大的集中排放源,对其实施碳捕集是必要的。氨法脱碳优点众多,但氨逃逸问题始终没有得到很好解决。通过实验研究明晰了CO₂浓度、氨水吸收剂浓度、吸收反应温度对氨逃逸的影响规律,基于金属离子的络合效果探讨了几种金属离子对氨逃逸的抑制效果,发现Ni²⁺对氨逃逸有较好的抑制效果,并通过紫外分光光谱推测了其抑氨机理。本研究成果可对氨逃逸问题的解决提供一定的参考。