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目前國(guó)內(nèi)發(fā)電廠主要是燃煤發(fā)電，煤炭的燃燒使發(fā)電廠廢氣中含有大量的二氧化碳（CO2），占工業(yè)CO2 總排放量的30%左右，造成了嚴(yán)重的大氣污染和溫室效應(yīng)。燃煤電廠中二氧化碳的處理已成為目前急需解決的問(wèn)題，因此燃煤電廠廢氣中二氧化碳的捕集成為目前的研究熱點(diǎn)之一。燃煤電廠尾氣脫CO2 理論上有吸收分離法、吸附法、膜分離法、膜基吸收法和低溫蒸餾法等。國(guó)際能源署在上世紀(jì)90 年代對(duì)上述幾種脫CO2 法的調(diào)查研究表明,對(duì)煙道氣脫CO2 較有前途的是“膜基氣體吸收法”。膜吸收技術(shù)是膜技術(shù)與氣體吸收技術(shù)相結(jié)合的膜過(guò)程,通常使用疏水微孔中空纖維膜將氣體與吸收液隔開(kāi)。用于分隔氣液兩相的疏水微孔膜的可用材料廣泛，可以為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯等。利用膜吸收技術(shù)捕集CO2 與傳統(tǒng)的吸收塔相比，膜吸收可以對(duì)氣、液兩相流速寬范圍獨(dú)立控制，而且氣液接觸面大，能耗低，避免了液泛、霧沫夾帶、溝流、鼓泡等現(xiàn)象發(fā)生。另外，膜吸收技術(shù)更有利于燃煤電廠尾氣中CO2 的回收后再次利用，利用膜吸收技術(shù)回收的CO2 純度高，可達(dá)到95%以上，可應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)，為社會(huì)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。 本技術(shù)以疏水中空纖維膜為氣液兩相間分隔界面，其較強(qiáng)的疏水性能可以防止液相的泄漏，另外所用膜材料能耐受強(qiáng)酸強(qiáng)堿的長(zhǎng)期腐蝕，給膜吸收設(shè)備提供了更長(zhǎng)的使用壽命。而所采用的中空纖維膜組件還具有氣液接觸面積大、設(shè)備體積小等優(yōu)點(diǎn)。以MEA、MDEA 等醇胺溶液為吸收劑，膜解吸過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單,與傳統(tǒng)的方法相比具有設(shè)備投資低、分離效率高、使用周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是具有廣大前景并值得推廣的技術(shù)。 技術(shù)指標(biāo)：所用吸收劑：MEA、DEA 等醇胺類(lèi)吸收劑；處理前CO2 含量≤10%；處理后CO2 含量≤0.3%；去除能力：99%；吸收劑回用方式：加熱解吸循環(huán)；吸收劑熱解吸溫度：60～80℃；裝置使用壽命1～2 年。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于燃煤發(fā)電廠尾氣中CO2 的回收處理、煙道氣處理及相關(guān)領(lǐng)域。市場(chǎng)分析膜吸收法捕集CO2 技術(shù)能耗低，占地面積小，在操作上存在很大的優(yōu)勢(shì)；另外，吸收CO2的吸收劑可經(jīng)過(guò)加熱等方法進(jìn)行循環(huán)利用，捕集的CO2 濃度較高，市場(chǎng)前景相當(dāng)廣闊。效益分析：本技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、操作成本低，與傳統(tǒng)技術(shù)相比能耗大大降低，而且回收的CO2純度較高，經(jīng)過(guò)凈化之后可再次應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

針對(duì)鋼鐵工業(yè) CO 2 排放量大的問(wèn)題以及少（無(wú)）煙塵、深度脫磷、脫氮、控氧的綠色潔凈煉鋼的發(fā)展方向，2004 年研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出將 CO 2 作為資源循環(huán)應(yīng)用于煉鋼過(guò)程，同時(shí)利用 CO 2 的高溫特性解決現(xiàn)有冶金工藝存在的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)根據(jù)十余年的研究發(fā)現(xiàn)，CO 2 是弱氧化性氣體，在煉鋼溫度下與碳、硅、錳等元素可發(fā)生氧化反應(yīng)，并伴隨吸熱或微放熱效應(yīng)，具有以下冶金功能：（1）利用 CO 2 參與煉鋼反應(yīng)的吸熱效應(yīng)，可將 2700-3000℃的頂吹氧氣射流高溫火點(diǎn)區(qū)降低至鐵的沸點(diǎn)（2750℃）以下，減少了鐵的蒸發(fā)量；（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼前期硅、錳等元素的氧化使熔池迅速升溫，難以滿(mǎn)足低溫高效脫磷的熱力學(xué)條件，可通過(guò)噴吹 CO 2 控制熔池升溫速率，延長(zhǎng)低溫脫磷時(shí)間，解決了長(zhǎng)期困擾煉鋼的脫磷不穩(wěn)定、深脫磷難等問(wèn)題；（3）與純氧噴吹相比，CO 2 與鋼中各元素反應(yīng)均生成 CO，能夠強(qiáng)化熔池?cái)嚢瑁纳圃摲磻?yīng)動(dòng)力學(xué)條件，減少終點(diǎn)鋼液過(guò)氧化，生產(chǎn)低氮/低磷/低氧鋼種；（4）利用煉鋼底吹 CO 2 的冷卻效應(yīng)，發(fā)明了 CO 2 控制“蘑菇頭”生長(zhǎng)與消除的動(dòng)態(tài)平衡方法，可有效延長(zhǎng)煉鋼底吹元件壽命。在充分掌握 CO 2 高溫弱氧化、強(qiáng)攪拌及冷卻效應(yīng)等冶金反應(yīng)特性的基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出在煉鋼生產(chǎn)中采用 CO 2 代替部分頂吹 O 2 、底吹 CO 2 代替全部 N 2 /Ar進(jìn)行 CO 2 -O 2 混合噴吹煉鋼的工藝流程（見(jiàn)附件 1 工藝路線(xiàn)圖），發(fā)明了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煉鋼噴吹 CO 2 降塵、高效脫磷、脫氮/控氧及長(zhǎng)壽底吹等系列技術(shù)，并完成了工業(yè)示范應(yīng)用。

成果完成人瞄準(zhǔn)1000MW超臨界二氧化碳燃煤（sCO2）發(fā)電系統(tǒng)，主持了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“超高參數(shù)高效二氧化碳燃煤發(fā)電基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”。 本成果從系統(tǒng)和部件兩個(gè)層面進(jìn)行研究，被推薦為2020年度國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)科技成果，并在2021年1月27日科技日?qǐng)?bào)上做了報(bào)導(dǎo)。具體成果如下： 1、sCO2鍋爐模塊化設(shè)計(jì)：sCO2循環(huán)流量是水蒸氣機(jī)組的6-8倍，導(dǎo)致S-CO2鍋爐嚴(yán)重堵塞，發(fā)現(xiàn)機(jī)組效率懲罰效應(yīng)。首次提出1/8分流減阻原理，在保持吸熱量及循環(huán)流量不變條件下，將壓降降低為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的1/8，由此提出模塊化鍋爐設(shè)計(jì)，將鍋爐壓降減小到與水蒸氣鍋爐相當(dāng)或更低水平，徹底解決大壓降難題。 2、煙氣熱量全溫區(qū)吸收：針對(duì)sCO2循環(huán)適合中高溫?zé)嵩矗瑔蝹€(gè)sCO2循環(huán)無(wú)法吸收煙氣全溫區(qū)熱量，提出頂?shù)蛷?fù)合循環(huán)，實(shí)現(xiàn)熱量全溫區(qū)吸收。提出能量復(fù)疊利用原理及設(shè)備共享，完全消除頂?shù)籽h(huán)效率差并簡(jiǎn)化系統(tǒng)。1000MWe級(jí)燃煤sCO2發(fā)電效率達(dá)到～50%，比水蒸氣機(jī)組高3-4個(gè)百分點(diǎn)。 3、鍋側(cè)和爐側(cè)綜合調(diào)溫方法：針對(duì)sCO2進(jìn)入鍋爐溫度較高，抬高受熱面溫度，提出鍋側(cè)和爐側(cè)綜合調(diào)溫方法，發(fā)明“冷熱匹配、層級(jí)降溫”原理，提出“上大下小+雙爐膛+煙氣再循環(huán)”的創(chuàng)新型鍋爐設(shè)計(jì)。建成壓力達(dá)26MPa的超高參數(shù)sCO2傳熱系統(tǒng)，提出超臨界傳熱類(lèi)沸騰理論，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，給出了鍋爐管發(fā)生傳熱惡化的臨界判據(jù)。誕生第一臺(tái)超臨界二氧化碳燃煤鍋爐原理樣機(jī)。 本成果闡明了能量復(fù)疊利用原理，是能量梯級(jí)利用的繼承和發(fā)展，消除了復(fù)合循環(huán)中頂循環(huán)和低循環(huán)的效率差，最大限度挖掘了sCO2燃煤發(fā)電系統(tǒng)的效率優(yōu)勢(shì)。并首次闡明超臨界流體分子尺度下的非均勻物質(zhì)結(jié)構(gòu)，顛覆了人類(lèi)對(duì)超臨界流體物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，首次將亞臨界壓力下的多相流體理論體系引入到超臨界傳熱中，初步實(shí)現(xiàn)了亞臨界和超臨界壓力下能量傳遞與轉(zhuǎn)換理論的統(tǒng)一，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

氣候變化問(wèn)題已成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)，造成的各種全球性環(huán)境問(wèn)題已向人類(lèi)敲響了警 鐘。氣候變化的主要原因是以二氧化碳 (CO2) 為主的溫室氣體的排放量迅速增加。由于我國(guó) 煤炭能源占總能源70%，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，能源消耗需求量越來(lái)越大，CO2排放量逐年上 升，受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。因此我國(guó)在參與《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》活動(dòng)中遭受的壓 力將會(huì)越來(lái)越大，妥善應(yīng)對(duì)全球氣候變化問(wèn)題，事關(guān)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 在非化石能源體系完整建立前，CO2捕集和封存的技術(shù) (CCS) 具有減少成本及增加實(shí)現(xiàn) 溫室氣體減排靈活性的潛力。針對(duì)燃煤電廠、鋼鐵冶金、水泥建材和石油化工等大型工業(yè)常壓 煙氣的巨大煙氣流量和流速，提高了大規(guī)模CO2捕集系統(tǒng)運(yùn)行的費(fèi)用和技術(shù)難度，現(xiàn)有的分離 技術(shù)面臨著諸多挑戰(zhàn)。無(wú)論是將CO2進(jìn)行封存還是資源化利用，高效、低能耗的CO2捕集分離 技術(shù)是目前的主要瓶頸。吸附法因其設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作、低腐蝕性、過(guò) 程放大規(guī)律簡(jiǎn)單等因素具有一定的優(yōu)勢(shì)，是捕集分離CO2氣體最有希望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的重要 備選技術(shù)之一。 燃煤電廠、鋼鐵冶金、水泥建材和石油化工等主要工業(yè)煙道氣中CO2的大規(guī)模、低成本 捕集需要通過(guò)多種手段的創(chuàng)新和集成才能完成，涉及新型高效吸附材料開(kāi)發(fā)、循環(huán)吸附/脫附 工藝優(yōu)化、吸附設(shè)備設(shè)計(jì)、捕集過(guò)程與煙道氣除濕除雜質(zhì)過(guò)程及后續(xù)壓縮液化利用或者封存過(guò) 程的系統(tǒng)集成優(yōu)化、工廠低品位余熱的合理利用。 華東理工大學(xué)對(duì)吸附法捕集CO2關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)了系統(tǒng)研究，通過(guò)國(guó)際合作引進(jìn)歐洲先進(jìn)的 吸附捕集技術(shù)，建立循環(huán)吸附/脫吸過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，開(kāi)發(fā)兩級(jí)多塔循環(huán)吸附捕集CO2工藝模 擬優(yōu)化軟件包。已設(shè)計(jì)和建設(shè)年處理量20萬(wàn)標(biāo)米的常壓煙道氣CO2吸附捕集中試示范裝置，捕 集能耗比現(xiàn)有技術(shù)能耗下降20%以上，形成成套自主的CO2吸附捕集技術(shù)，為國(guó)家CO2減排計(jì) 劃提供先進(jìn)技術(shù)支撐。

CO2的大規(guī)模工業(yè)利用是目前國(guó)內(nèi)外研究的重要課題，提出了一種新的 CO2 化學(xué)利用技術(shù)路線(xiàn)，即通過(guò) CO2 與氨反應(yīng)得到三聚氰酸等固體產(chǎn)品。這樣， 不僅可實(shí)現(xiàn) CO2的封存，而且能夠?qū)崿F(xiàn) CO2的高值有效利用。對(duì) CO2的減排具 112 有重要意義。 CO2氨化反應(yīng)特點(diǎn)： CO2氨化礦化生成三聚氰酸所需原料用量少（一份重量的氨可固定 2.5 份 CO2）； 原料轉(zhuǎn)化率高,(轉(zhuǎn)化率達(dá) 95%以上)； 礦化反應(yīng)設(shè)備投資少，在現(xiàn)有煤化工裝置基礎(chǔ)上，添加部分設(shè)備，通過(guò)改 變反應(yīng)過(guò)程和目標(biāo)產(chǎn)品即可實(shí)現(xiàn) CO2的氨化礦化，礦化產(chǎn)品利用價(jià)值大。

聚氨酯是重要高分子合成材料，用于制造泡沫塑料、纖維、彈性體、合成革、涂料、膠黏 劑、鋪裝材料和醫(yī)用材料等，廣泛應(yīng)用于交通、建筑、輕工、紡織、機(jī)電、航空、醫(yī)療衛(wèi)生等 領(lǐng)域。目前，全世界生產(chǎn)聚氨酯都是采用光氣異氰酸酯路線(xiàn)，本項(xiàng)目首創(chuàng)的綠色生產(chǎn)技術(shù)，以 二氧化碳替代劇毒的光氣，與有機(jī)胺、多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇等為原料，具有原料 成本低 (比光氣異氰酸酯路線(xiàn)低20～30％) 、轉(zhuǎn)化率高、過(guò)程清潔等特點(diǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異，優(yōu)級(jí) 品含量大于99.5％，經(jīng)濟(jì)性好，具有最強(qiáng)的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排的日益 重視，該項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，對(duì)于節(jié)約寶貴的能源、利用二氧化碳廢氣、促進(jìn)節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)社會(huì)和 諧發(fā)展具有非常重要的意義。 5萬(wàn)噸/年HDI型聚氨酯，總投資26000萬(wàn)元。

通過(guò)將酞菁銅（CuPc）分子與碳納米管復(fù)合，得到了高效的二氧化碳電催化劑。它可以在較低過(guò)電位下將二氧化碳高選擇性地還原為甲烷，其法拉第效率達(dá)到66%（圖3），是目前產(chǎn)甲烷的活性最高的電催化材料。不同于該課題組此前報(bào)道的單分散的CoPc/CNT催化劑（Nat. Commun. 2017,8,14675），CuPc分子晶體以堆積狀態(tài)分散于CNT之中（圖3b）。原位在線(xiàn)X射線(xiàn)吸收（XAS）研究發(fā)現(xiàn)，堆積狀態(tài)下的CuPc分子在催化工作電位下會(huì)自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槌叽鐬?nm左右的銅納米團(tuán)簇，是高催化活性位點(diǎn)；當(dāng)停止催化反應(yīng)后，銅納米團(tuán)簇又會(huì)可逆地回到CuPc分子結(jié)構(gòu)（圖3c-e）。不同于CuPc，另外兩種銅配合物HKUST-1和[Cu(cyclam)]Cl2在催化反應(yīng)電位下都不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘巽~微米枝晶，因此催化活性和選擇性遠(yuǎn)低于CuPc/CNT

成果創(chuàng)新點(diǎn) 主要技術(shù)創(chuàng)新路徑：一步催化二氧化碳加氫高選擇性 制備高品質(zhì)（清潔）汽油 核心解決問(wèn)題、核心優(yōu)勢(shì)：一步催化二氧化碳加氫高 選擇性制備汽油,即緩解能源危機(jī)又能改善環(huán)境問(wèn)題。催化 劑由金屬氧化物和分子篩兩部分組成，金屬氧化物可以較 大規(guī)模制備，分子篩的價(jià)格也比較低廉，催化劑穩(wěn)定性較 好，有工業(yè)推廣前景。 這種方法所制備的汽油有別于傳統(tǒng)石油裂解制備的汽 油，其不含硫或磷，