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期刊简介

  • 主管

    中国煤炭科工集团有限公司

  • 主办

    煤炭科学研究总院有限公司
    煤炭工业洁净煤工
    程技术研究中心

  • 主编

    解强

  • 刊期

    月刊

  • ISSN

    1006-6772

  • CN

    11-3676/TD

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双碳目标下以煤炭为基础的氨合成与清洁利用的未来与挑战

2023年 第07期
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作者:
吴锦
邹隆志
陈扬
朱航
梅剑
熊楚豪
吴烨
刘冬
单位:
南京理工大学能源与动力工程学院
摘要:

氨作为重要的化工原料,已有一百多年历史,氨化工为改善人类生产生活做出巨大贡献。然而,随着节能环保要求逐渐严格,新时代新发展方向为氨化工带来新挑战。介绍近年来各类氨化工新技术的发展,分别从氨合成、氨燃烧以及氨利用3个方面综述了氨合成及其清洁利用的研究进展。传统Haber-Bosch法合成氨过程会排放大量CO2,即便是最先进煤气化或天然气重整制氨工艺,也难以满足双碳目标要求。可再生能源制氢—Haber-Bosch法合成氨是可预见阶段中最有可能规模化应用的绿色合成氨技术。而随着电子技术及各种检测手段飞速发展,化学链、电催化、光催化、等离子体等一批新型合成氨技术备受关注,其摆脱了传统方法高温高压的反应条件,降低了生产过程中污染物排放,为绿色氨合成开辟新道路。与此同时,在碳中和背景下,氨以其储氢量高、理想燃烧产物清洁无污染等特性受到重视。氨通常需借助H2、CH4等燃料进行掺混燃烧或通过催化剂促进燃烧。我国多煤少气,氨与煤混燃也有研究,但其稳定燃烧及产物中NOx控制相对更困难。氨的化学链燃烧具有高燃烧效率、成本低、几乎不产生NOx等优点。此外,近些年氨制氢、氨法碳捕集、氨法脱硫脱硝等化工应用也稳步发展。氨制氢钌基贵金属催化剂产氢效率高,过渡金属催化剂价格低廉,将贵金属和过渡金属的结合也为其发展提供思路;氨法碳捕集技术能有效缓解温室效应,发展较成熟,但仍需优化;氨法脱硫脱硝可选择性降低烟气中SO2、NOx,氨/活性炭法、氨/电子束法及氨/脉冲电晕法均有较好发展前景。以上技术的发展进一步拓宽了氨应用领域,为氨化工开辟新方向,未来氨合成与清洁利用研究,还需引入更多可持续发展理念和科技创新,为绿色氨化工注入新的动力。

关键词:
Haber-Bosch法
化学链
掺混燃烧
催化燃烧
氨化工
作者简介:
吴锦(1999—),男,湖北咸宁人,硕士研究生。E-mail:2429536575@qq.com
图表:
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引用格式:
吴锦,邹隆志,陈扬,等.双碳目标下以煤炭为基础的氨合成与清洁利用的未来与挑战[J].洁净煤技术,2023,29(7):21-50.
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