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“碳一化学”专题

来源：洁净煤技术

专题来自于《洁净煤技术》，共22篇研究成果。

行业视野: 煤化工
类别; 101个
关键词; 104位
专家; 22篇
论文; 18597IP
点击量; 11793次
下载量

基于含碳废弃物与煤共气化的碳循环概念及碳减排潜力分析

作者(Author)：刘臻, 次东辉, 方薪晖, 李文华

摘要：我国是世界上最大的煤炭生产和消耗国，煤炭的开发利用导致了大量CO2排放，为助力煤炭的清洁转化利用，基于含碳废弃物与煤共气化的碳循环概念及碳减排潜力进行分析。计算了燃煤发电过程和以煤气化为核心的煤制甲醇生产过程CO2的排放，煤气化过程基于含碳废弃物与煤共气化提出了碳循环概念，利用气化炉协同处理各类含碳废弃物，实现跨系统的碳循环利用及原煤使用量下降，是一项非常有潜力的碳减排技术。以百万吨级的煤直接液化项目为例，实施了碳循环后，液化油渣中50%的碳被固定在沥青产品中，减少CO2排放量约58万t；以油渣萃余物替代约10%的煤制氢的气化原料煤，CO2减排量约30万t；避免油渣萃余物直接燃烧产生的CO2排放量约35万t，即每年可以实现CO2减排量达123万t。若基于含碳废弃物与煤共气化的碳循环概念得以推广，2019年我国煤化工行业可节约原煤用量2 391万t，碳减排潜力约3 710万t。

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洁净煤技术

2022年第02期

554

431
双碳模式下碳一化工技术发展趋势

作者(Author)：李忠, 张鹏, 孟凡会, 付廷俊, 范辉

摘要：以CO催化加氢、催化羰基化和甲醇催化脱水等反应为核心的碳一化工技术，是煤气化为基础的现代煤化工产业的关键技术，近10 a来工业化应用取得重大成功，已经成为煤炭清洁高效利用的主要途径。但是，煤炭既是原料，又是转化过程热能和动力能的转化燃料，使得现代煤化工产业的碳排放量大又集中，具有局部强排放特征。从原料低碳化，转化热能和动力清洁化，热催化工艺和催化剂创新，反应产物高选择以及CO2光电催化转化技术等方面入手，探讨了在“碳达峰、碳中和”双碳模式下，碳一化工技术的发展趋势和前景。随着清洁新能源大规模低成本“绿氢”的制备技术的发展，也将促使逆水汽变化或者电催化CO2还原为“绿CO”大规模应用，也将使碳一化工合成气原料发生巨大变化，由目前高碳的化石能源进行的CO水汽变换制氢的过程，向由清洁新能源“绿氢”的CO2逆水汽变换制备“绿CO”过渡，即，碳一化工原料合成气的变化将由化石能源制备的合成气“CO+H2”，向低碳排放“CO+绿H2”或负碳排放的“绿CO+绿H2”发展，以实现“碳达峰碳中和”目标。采用近零碳排放的光电和风电等可再生清洁能源取代碳一化工过程中现有的燃煤锅炉，以及通过优化设计，采用新型节能减排措施和行业间的技术耦合，降低能源消耗等，也是减排CO2实现“碳达峰碳中和”的有效措施。

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洁净煤技术

2022年第01期

1076

477
铜锌铝催化剂制备方法对CO2加氢反应性能影响

作者(Author)：任超, 徐波, 王安杰, 刘颖雅, 孙志超, 王瑶

摘要：采用溶胶-凝胶法和共沉淀法制备了一系列铜锌铝催化剂，并将其与ZSM-5分子筛联合使用，催化CO2加氢制低碳烯烃。对不同制备方法得到的铜锌铝催化剂进行N2物理吸附、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)表征，研究了其在CO2加氢反应中的催化性能，比较了不同催化剂制备方法对催化剂CO2加氢制低碳烯烃反应性能的影响。反应结果表明：不同催化剂的制备方法能显著影响所制备催化剂的CuO颗粒尺度、比表面积以及Cu组分分散度，进而影响CO2加氢反应的性能。该体系中铜锌铝催化剂对CO2转化率及CO选择性影响较大，但对碳氢化合物中低碳烯烃的选择性影响不大。溶胶-凝胶法中采用柠檬酸络合制备的催化剂在反应温度320 ℃，CO2∶H2=1∶3，空速3 600 mL/（g·h）条件下，CO2转化率为20.17%，碳氢化合物中低碳烯烃选择性为50.48%。共沉淀法中碳酸钠沉淀剂制备催化剂在相同反应条件下，CO2转化率为29.14%，碳氢化合物中低碳烯烃选择性为54.57%。

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洁净煤技术

2022年第01期

494

301
整体煤气化燃料电池联合发电(IGFC)技术研究进展

作者(Author)：王琦, 杨志宾, 李初福, 雷泽, 刘淑琴

摘要：整体煤气化燃料电池联合发电技术(IGFC)是一种新型煤基洁净高效发电技术，不考虑热电联供的情况下，发电效率达60%以上，可有效控制污染物的排放，为CO2捕集和回收创造了条件，可实现CO2的近零排放。IGFC系统一般由煤气化净化、燃料电池发电、余热回收及CO2捕集和封存等子系统构成，其中燃料电池发电技术是制约IGFC发展的关键技术。固体氧化物燃料电池（SOFC）及熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）是适配IGFC系统的2种燃料电池技术，其中SOFC在生产成本及发电效率方面更具优越性。2017年国家能源集团牵头，联合中国矿业大学（北京）、北京低碳清洁能源研究院、华能清洁能源技术研究院、清华大学等，在国家重点研发计划项目支持下承担了开发100 kW级SOFC和MCFC发电单元，建成MWth级CO2近零排放的IGFC示范工程任务，项目成果推动了我国IGFC系统从基础技术研发向产业化迈进的步伐。

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洁净煤技术

2022年第01期

913

610
煤经合成气制可降解聚乙醇酸的技术进展

作者(Author)：叶林敏, 黄乐乐, 段新平, 袁友珠, 谢素原

摘要：自2009年以来，煤经合成气制乙二醇产业在我国迅速扩张，预计到2022年，我国煤制乙二醇总产能将增至1 368万t/a。日渐成熟的煤制乙二醇技术进一步带动了煤经合成气制可生物降解塑料聚乙醇酸的技术发展，即将煤制乙二醇技术中的草酸二甲酯选择性加氢为乙醇酸甲酯，再经聚合反应合成可降解塑料聚乙醇酸。聚乙醇酸既定位为聚酯行业的高端产品，也用于生产可完全降解聚酯制品，是国家鼓励发展的新型材料，在“限塑令”实施的国家和地区具有较大的市场需求潜力和需求空间，因此，开展煤经合成气制可降解聚乙醇酸这一分支技术的研发，对丰富煤制乙二醇产业的产品结构具有重要意义。围绕煤经合成气制可降解聚乙醇酸技术的研发进展，论述了草酸二甲酯选择性加氢制乙醇酸甲酯单体和乙醇酸甲酯聚合制聚乙醇酸的技术原理，以及该技术路线的工程设计方案和可行性。对于乙醇酸甲酯单体的合成，其技术关键在于通过设计和调整催化剂的结构、组分以及优化反应条件，实现草酸二甲酯的高转化率和乙醇酸甲酯的高选择性。对于乙醇酸甲酯制聚乙醇酸，目前主要有2种工艺技术，即以乙醇酸甲酯为原料或经乙醇酸的直接缩聚法和经乙交酯的开环聚合法。聚合工艺的选择直接影响聚乙醇酸的产品质量：直接缩聚法生成低分子量的聚乙醇酸，开环聚合法可以生成高分子量的聚乙醇酸。发展煤经合成气制可降解聚乙醇酸技术，将有利于我国煤制乙二醇产业的发展和拓展。

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洁净煤技术

2022年第01期

710

472
以1,2-丙二醇为循环剂的尿素醇解合成碳酸二甲酯催化反应精馏研究

作者(Author)：安华良, 曲雅琪, 刘震, 赵新强, 王延吉

摘要：以尿素和甲醇为原料合成碳酸二甲酯是煤化工产业链的重要延伸，可提高煤化工产品的附加值。采用1,2-丙二醇为循环剂改善该工艺的反应效果。首先在反应精馏装置上，对Zn-Al氧化物催化尿素和1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯反应及Ca-Al氧化物催化碳酸丙烯酯与甲醇酯交换合成碳酸二甲酯2个分步反应进行了考察，碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的收率最高分别为82.4%和98.1%。在此基础上，实现了以1,2-丙二醇为循环剂的尿素醇解合成碳酸二甲酯催化反应精馏过程，考察了操作条件的影响。在尿素与甲醇进料物质的量比为17、尿素与甲醇混合液的液时空速为0.5 h-1条件下，碳酸二甲酯收率达到最高，为58.2%。

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洁净煤技术

2022年第01期

417

306
甲醇制芳烃的工艺流程模拟及换热网络优化

作者(Author)：陈诗瑶, 申峻, 王玉高, 刘刚, 牛艳霞, 盛清涛

摘要：苯、甲苯、二甲苯作为重要的基础化工原料，目前主要来源于石油裂解，而我国富煤少油，同时煤基甲醇产能过剩，因此需积极发展煤基甲醇制芳烃（MTA）生产工艺，对石油制芳烃进行补充，同时在“双碳”背景下，加强节能减排。MTA工艺流程主要分为4部分，即甲醇芳构化单元、芳烃-非芳烃分离单元、芳烃分离单元和非芳烃分离单元。根据不同物质及操作条件对MTA各单元选取了不同物性方法，分别为PRMHV2、UNIFAC、SRK、PENG-NOB，并修正其反应动力学参数，使模拟结果与试验结果基本一致。在此基础上，利用Aspen Plus对MTA工艺进行全流程模拟，通过灵敏度分析，优化了反应器、萃取精馏塔、甲苯提纯精馏塔的操作条件，最后采用变压精馏、完全热耦合精馏方法完成节能改造，并利用Aspen Energy Analyzer对工艺流程进行换热网络优化。结果表明，优化得到的反应器最佳反应条件为470 ℃，催化剂用量为7 000 kg，萃取精馏塔的最佳萃取剂用量为10 000 kg/h，甲苯提纯精馏塔的塔板数量为59，进料位置为29，回流比为3。节能改造后，变压精馏节约能耗43%，CO2排放量降低227.3 kg/h；完全热耦合精馏节约能耗56.26%，CO2排放量降低185.5 kg/h。经换热网络优化，MTA工艺节约能耗52.82%，即36.34 MW，减少CO2排放量64.40%，即6 282 kg/h。最终主产物的模拟结果为：纯度97.89%的苯产量397.28 kg/h，纯度99.99% 的甲苯产量2 772.81 kg/h，纯度99.99%的二甲苯产量5 486.49 kg/h。利用化工流程模拟软件对MTA工艺进行操作条件优化及节能改造，为实现MTA工艺工业化提供了参考意义，同时符合我国节能减排要求。

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洁净煤技术

2022年第01期

694

578
MgO对NiMgAlCa复合催化剂结构及吸附强化制氢性能的影响

作者(Author)：许凯, 王世东, 荆洁颖, 刘璐, 冯杰, 李文英

摘要：CO2吸附强化甲烷水蒸气重整制氢工艺大规模应用的关键技术之一是开发一种具有高催化和吸附能力的复合催化剂。本研究采用共沉淀法制备了系列不同MgO添加量的NiMgAlCa复合催化剂，探究了MgO添加量对NiMgAlCa复合催化剂结构及CO2吸附强化甲烷水蒸气重整制氢性能的影响。研究发现：少量MgO的添加可显著提高NiMgAlCa复合催化剂的活性。在CO2吸附强化CH4/H2O重整反应过程中，MgO添加量为1 wt%的复合催化剂可获得高浓度H2（98.7%），CH4转化率达96.5%。高的制氢性能归因于MgO的添加，它赋予了NiMgAlCa复合催化剂中活性组分Ni和载体之间适当的相互作用，同时复合催化剂高的比表面积（42.5 m2·g-1）提供了更多的反应活性位点，增强了CO2的吸附能力；而小粒径的活性组分Ni（13.2 nm）提升了复合催化剂的抗烧结能力，赋予了复合催化剂优越的稳定性。

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洁净煤技术

2022年第01期

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