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作者
吴锦邹隆志陈扬朱航梅剑熊楚豪吴烨刘冬
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单位
南京理工大学能源与动力工程学院
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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的特性受到重视。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、CO2内分离、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。
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关键词
Haber-Bosch法化学链掺混燃烧催化燃烧氨化工
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文章目录
0 引 言
1 合成氨工艺
1.1 Haber-Bosch法合成氨
1.1.1 合成氨催化剂
1.1.2 化石燃料合成氨工艺
1.1.3 可再生能源制氢-Haber-Bosch合成氨
1.2 化学链合成氨
1.2.1 Haber-Bosch式化学链合成氨
1.2.2 碳基化学链合成氨
1.3 其他新型合成氨技术
1.3.1 电催化合成氨
1.3.2 光催化合成氨
1.3.3 等离子体合成氨
2 氨的燃烧
2.1 氨的掺混燃烧
2.1.1 氨与气体燃料混燃
2.1.2 氨与煤的掺混燃烧
2.2 纯氨燃烧
2.2.1 氨的催化燃烧
2.2.2 氨的化学链燃烧
3 氨利用
3.1 氨制氢
3.1.1 贵金属催化剂催化氨制氢
3.1.2 非贵金属催化剂催化氨制氢
3.2 氨法碳捕集
3.3 氨法脱硫脱硝
3.3.1 氨/活性炭法
3.3.2 氨/电子束法
3.3.3 氨/脉冲电晕法
4 结语与展望
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引用格式
吴锦,邹隆志,陈扬,朱航,梅剑,熊楚豪,吴烨,刘冬.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/OL].洁净煤技术:1-29[2023-06-29].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3676.td.20230628.0943.002.html