浅析液体二氧化碳运行中的有关问题及对策

安徽六国化工氮肥厂的液体二氧化碳项目存在蒸发冷冷却不足、二氧化碳压缩机控制系统问题和液体二氧化碳球罐充装管道堵塞等问题。通过新增蒸发式冷凝器、改进控制系统和优化球罐充装流程等改造措施,提高了系统负荷运行能力,避免了设备损坏和安全隐患,增加了产能。

采用SB-167 N06690换热管的蒸汽过热器制造研究

蒸汽过热器是合成氨技术中的关键设备,本文重点研究应用镍基合金SB-167 N06690换热管的蒸汽过热器如何增强制造可靠性,阐述了蒸汽过热器的应用材料特点,结合化工行业此类产品反馈的问题,针对重点工序试验提出新的工艺措施,保证设备现场运行可靠,为制造类似结构和要求的产品积累了宝贵经验。

锅炉给水预热器泄漏对合成氨装置的影响及对策

海洋石油富岛有限公司1 000 t/d气头合成氨装置配套3台(板式)锅炉给水预热器。2023年1月,锅炉给水预热器B出现脱盐水外漏,在线紧固处理其泄漏量无明显减小,2023年5月泄漏量持续增大,影响锅炉汽包液位的稳定控制等。为此,据锅炉给水预热器的日常使用环境分析(板式)锅炉给水预热器脱盐水泄漏的原因,采取一系列优化改进措施如新增视频监控设备、优化锅炉给水除氧效果、优化工艺操作、泄漏脱盐水回收利用等,并于2023年11月利用停车检修机会对其进行整体更换后,锅炉给水预热器B脱盐水外漏得到遏制,其使用寿命得到延长,助力了合成氨装置的长周期稳定运行。

醇氨联产企业以氢氰酸为中间产物延伸产业链的构想

醇氨联产企业多以煤炭为原料,产能多在300~600 kt/a,当前面临行业能耗/物耗指标持续收紧、产能过剩、新能源(绿氢)推广等外部环境威胁,且受操作复杂、管理繁琐、技术更新不易等内部问题的影响,逐步丧失联产优势。在醇氨联产企业效益逐渐下滑的背景下,提出一种以氢氰酸为中间产物进一步延长产业链的构想,即充分利用醇氨联产企业的原料优势、采用甲醇氨氧化法生产氢氰酸,继而生产下游精细化工产品或具有高价值的产品,丰富产品种类、提升产品附加值,增强企业应对市场风险的能力;随着氢氰酸利用途径的不断拓展,未来生产氢氰酸及其下游产品的经济效益与社会效益将逐步凸显。总之,在甲醇/液氨、氢氰酸及衍生物等上下游产品之间建立联系,或可成为醇氨联产企业实现可持续发展的一条路径。

基于绿氨的低碳火电关键技术及经济性研究

在“双碳”目标指引下,低碳以及零碳燃料发展迎来重大机遇。对此,对氨作为零碳燃料在火电掺烧中的应用潜力进行了研究,通过梳理全球及我国火电掺氨发展历程,提出了低碳火电掺氨改造的技术方案并分析了其经济性,确保燃煤锅炉掺烧绿氨的安全性、稳定性和环保性,同时针对性分析了甘肃省与浙江省实现低碳火电转型的经济性,验证了其构建绿色新型电力系统的可行性。研究结果表明,基于绿氨的低碳火电技术路径不仅技术可行,而且具有合理的经济性,能够为推进低碳火电建设提供有力支持。

合成氨设备节能增效措施分析

合成氨工业在国民生产生活中占据重要地位。由于合成氨反应条件较为苛刻,当前合成氨设备能耗较高,且部分设备较易出现故障,从而导致合成氨生产成本增加。为了探寻合成氨生产节能增效的有效措施,文章以某化工厂合成氨车间为例,详细梳理了该厂合成氨的最新工艺流程,归纳了近年来该厂在合成氨设备方面所做的改进,并初步提出了后续可能的改进设想。

变换绝热炉技改等温变换炉的研究与应用

该研究旨在探讨变换绝热炉技术改造为等温变换炉的背景与意义。通过对比技改前后的工艺流程、设备构造、催化剂装载量、系统阻力以及公用工程消耗等关键指标,展示了等温变换炉在提高CO转化率和降低能耗方面的显著优势。基于具体案例分析及数据支撑,论证了等温变换炉技术改造的可行性及其效果。

VPSA脱碳工艺优化措施探讨

真空压力摆动吸附(VPSA)脱碳工艺的解吸过程主要通过抽真空方式完成吸附剂的脱附再生。由于VPSA工艺中均压次数较多,导致单个吸附塔运行周期内抽真空再生时间相对较短,限制了吸附剂的再生效果。在传统运行模式下,为提高真空度,常通过增开真空泵来改善再生效果,但这种方法能耗较高。针对VPSA工艺中的时间分配问题,提出了一种优化吸附时间设置的方法,并建立了新的时间分配模式。该模式在确保每次均压过程都能到位的前提下,将更多时间分配给吸附和再生过程,从而提升装置的气量处理能力,并实现节能降耗。通过对比新旧运行模式,验证了新时间分配模式在提高系统运行效率和降低能耗方面的有效性,为VPSA脱碳工艺的优化运行提供了实践指导和理论依据。

合成氨工艺增效改善与节能降耗策略研究

合成氨工艺是化工产业重要核心技术,合成氨工艺应用水平可直接影响到化学品生产质量及综合效益。在合成氨工艺增效改善与节能降耗改造过程中,不仅需做好产业升级工作,还应不断更新技术手段,做好合成氨生产全过程管控工作。针对以上背景,本文首先阐述合成氨生产方式,提出合成氨工艺节能降耗重要性,明确合成氨工艺增效改善方式,制定合成氨工艺节能消耗策略,以供参考。

大型往复式压缩机曲轴深度裂纹焊接修复

某企业一台大型往复式压缩机在检修时发现曲轴产生深度裂纹缺陷。对曲轴最危险截面进行强度校核,对曲轴材料焊接工艺进行抗裂性试验,对焊接方法进行比较与工艺分析,最终采用常温下手工氩弧焊的方法来恢复曲轴原有功能。

钼碚砂氨浸过程中钾的释放行为与控制研究

低钾钼产品在电子、医疗等领域具有广泛的应用前景,而氨浸对低钾钼产品的生产具有十分重要的影响。为了更好地控制氨浸过程中钾的释放量以减少后续工艺中的降钾压力,通过对钼焙砂氨浸过程中的释钾影响因素进行了单因素模拟实验,分析了钾元素的释放规律,并给出了其动力学模型和控制方法。结果表明,温度、固液比、钼焙砂粒度等对钾元素的释放具有较大的影响,最佳的氨浸条件为:温度30℃、固液比1∶3,钼焙砂粒径范围150~178μm,氨水浓度20%。此外,Ca元素更利于氨浸过程除钾,而Na元素不利于氨浸过程除钾。熟石灰对水洗除钾有一定作用,碳酸钠对水洗除钾的效果并不明显,故在钼焙砂水洗过程中加入熟石灰有利于低钾钼酸铵的生产。钼焙砂氨浸过程前期释钾速度较快,后期速度变慢,得到Avrami方程可以较好地模拟氨浸前期和后期的释钾过程,确定了氨浸过程的动力学方程。

协同光电及热效应实现铜光阴极上等离激元催化高效硝酸根还原反应

近年来,电催化硝酸根还原反应(NO_(3)RR)已经成为水处理和合成氨领域的研究热点.相比于传统的电催化剂,等离激元辅助的电催化反应通过将太阳能和电化学偏压同时施加到金属纳米结构上,在实现高效太阳能到化学能转化领域展现出了巨大潜力.然而,目前有关等离激元辅助NO_(3)RR的文献报道较少,已有的研究主要集中于利用金(Au)纳米结构的等离激元效应辅助增强NO_(3)RR.但Au对NO_(3)RR的本征电催化活性很差,这导致在等离激元辅助NO_(3)RR领域,氨的产率和法拉第效率难以令人满意.此外,对于等离激元辅助NO_(3)RR的机理研究不深入,例如如何区分等离激元产生的光电效应和光热效应对NO_(3)RR的影响,以及等离激元激发的金属纳米结构是如何影响NO_(3)RR过程等问题都尚未解决.因此,有必要采取有效的策略来深入探究等离激元辅助NO_(3)RR的内在机制,从而进一步提高其催化性能.铜(Cu)作为一种高效的硝酸根还原电催化剂,同时是一种典型的具有等离激元效应的金属材料.然而,目前关于利用Cu的等离激元效应辅助增强NO_(3)RR的报道很少.本文报道了利用Cu纳米线(CuNWs)的等离激元效应辅助增强NO_(3)RR性能.在等离激元激发条件下,CuNWs展现出较好的NO_(3)RR催化性能.在协同的光电和热效应的作用下,与暗态常温条件相比,催化性能提升了近2倍.经过400次循环伏安测试,CuNWs光阴极的电流密度仅下降到初始值的88%,而在黑暗条件下,CuNWs光阴极催化NO_(3)RR的电流密度则下降了43%.这表明光照同时显著提升了CuNWs催化NO_(3)RR的稳定性.产物分析结果表明,在-0.2到-0.4 V(相对于可逆氢电极)的宽电势范围内,CuNWs光阴极实现了接近100%的氨法拉第效率,并取得了较高的氨产率,超过了之前大多数报道的等离激元辅助Au催化剂的NO_(3)RR性能.通过活化能实验、微分电流实验以及升温实验,区分了等离激元激发产生的光电效应以及光热效应对NO_(3)RR的影响.通过原位拉曼光谱、在线差分电化学质谱以及原位电化学红外光谱技术,确定了CuNWs光阴极NO_(3)RR过程中的活性相及反应中间体.密度泛函理论计算结果表明,氨的脱附是NO_(3)RR的决速步.光生电子可以通过电子跃迁激发脱附机制促进氨的脱附从而抑制了氨在Cu表面的累积,弱化了氨对CuNWs光阴极的毒化作用.同时,光热效应也显著提升了NO_(3)RR的反应速率.因此,等离激元激发产生的光电和光热效应协同促进了NO_(3)RR性能,提高了CuNWs光阴极的活性与稳定性.将该策略拓展到其它Cu纳米材料上,同样展现出较好的等离激元促进效果.综上,本文提出了利用Cu的等离激元效应辅助增强电催化NO_(3)RR性能的策略,并验证了该策略在其它Cu纳米材料上的适用性.深入的机理研究揭示了同时耦合太阳能、电能以及热能对进一步提升NO_(3)RR性能的巨大潜力.

富含氧空位的由多金属氧簇辅助的银基异质结用于高效电催化固氮

目前工业产氨主要依赖传统的Haber-Bosch工艺,然而该工艺条件苛刻,需要高温(350-550℃)和高压(150-250bar),每年消耗全球能源供应的2%,同时排放4.5亿吨二氧化碳(占全球总排放量的1.6%).近年来,科研工作者致力于开发高效率、高选择性的固氮电催化剂,但是由于析氢反应的强烈竞争,目前已报道的氮还原催化剂仍然受到低法拉第效率和低氨产率的限制.因此,开发活性位点丰富、氮气吸附能力强、催化性能优异的氮还原电催化剂成为当务之急.贵金属催化剂由于其纳米结构中富含活性位点,并且金属表界面处具有较好的导电性,因此表现出较高的法拉第效率.而分子催化剂因可调的电子结构和明确的构效关系引起了广泛关注.多金属氧簇是一种典型的金属聚阴离子团簇,由氧原子连接的含氧多面体组成,且具备优异的氧化还原性能.因此,本课题组尝试将多金属氧簇分子引入到氮还原催化剂中,并探究其催化机理.本文选取了一个多金属氧簇为前驱体,在溶剂、还原剂和诱导剂共存时,通过一锅法合成了富含氧空位的AgPW_(11)/Ag纳米方块电催化剂.实验结果表明,富含氧空位的AgPW_(11)/Ag异质结催化剂在-0.2 V(vs.RHE)电位时表现出高达46.02±1.03μg h^(-1)mg^(-1)_(cat).的氨产率和34.07±0.16%的法拉第效率,催化反应能够稳定运行32h且性能未见衰减,显著优于银催化剂.随后系统地研究了AgPW_(11)/Ag催化剂的氮还原活性位点,发现异质结中的银单质为催化反应提供了高导电性的支持,而催化剂中的银氧簇具有较好的电子得失能力,有利于促进氮还原反应中的六电子转移过程.丰富的氧空位利于吸附氮气,也能协同提升AgPW_(11)/Ag对电化学氮还原的催化活性.密度泛函理论计算结果表明,在还原后的银氧簇中,银原子d轨道与氮气π*轨道之间的强相互作用激活了吸附的氮气,促进了第一个质子化过程:*N_(2)向*N-NH的转化(电化学决速步).综上,本工作建立了异质结催化剂的催化性能与其分子结构之间的构效关系,为开发多金属氧簇及其衍生物作为电催化剂提供了依据和思路.

合成氨催化剂专利现状

氨是人类生命和生态系统所必需的化学物质之一,已广泛用于纺织工业、塑料、染料、炸药和肥料等生产领域。目前,全球氨的生产每年达到了1.7亿吨,其中,全球氨产量的90%仍然通过公认的Haber-Bosch法生产,该方法使用铁基催化剂在高温高压条件下(400~600℃,100~200个大气压)由氮气和氢气直接合成氨,这导致高昂的生产成本和巨大的能源消耗,迫切需要开发更加经济环保的氨合成工业制法。在可持续的氨生产方面,目前正在研究许多可替代的方向,这些方向包括电催化方法、光催化合成氨和化学循环路线。其中,电催化氮还原方法(NRR)与HaberBosch技术相比,可节省超过20%的总能量消耗,电化学还原也可以与可再生的太阳能和风能结合供电,这在商业应用方面有着巨大的应用潜力。

压缩机防喘振阀动作引发装置停车原因分析及措施

原料气压缩机流量大幅度波动,波动量达到10961.65 m^(3)/h,进而压缩机流量从51768.7 m^(3)/h下降至35768.94 m^(3)/h,压缩机喘振阀打开卸载,导致全装置停车。在流量发生波动时工作点在防喘振控制线右侧来回9次同幅度跳动,流量低值为40807.04 m^(3)/h,而压缩机转速波动量为347.14 r/min,可排除机组本身故障导致的流量波动,在流量波动时,调节阀PV2002阀位及阀后压力PSI2002发生同步波动,调节阀阀位波动量达到29.163%,调节阀阀位波动导致压缩机流量波动。对调节阀PID进行18次修改,P值从150改为28,系统响应动作变慢,控制输出发散,同时入厂原料气压力大幅度波动,造成调节阀阀位波动增大,阀后流量波动增大,调节阀PID由自动模式改为手动模式,流量进一步下降,工作点进入喘振线内,喘振阀突然打开。对调节阀PID参数恢复,压缩机调速阀、防喘阀及调节阀PV2002静态测试,同时在管理及技术措施上提出下一步要求。调节阀PID参数改动、原料气压力波动及调节阀状态模式改变是引发压缩机卸载、装置停车的根本原因。

基于“133”育人理念的化工专业课程教学改革与实践

文章以合成氨生产技术课程为例,围绕“立德树人”根本目标,践行“133”课程思政育人理念进行课程改革。在建设过程中,坚持课程本身属性,采用隐性教学方法突出价值引领、工匠精神、责任担当及环保、健康、安全、绿色等化工行业特点,以期对学生成为“理论高、技能强、素质好”的化工技术技能人才的最终教育目标起到一定促进作用。

金属氧化物电催化硝酸盐还原合成氨研究进展

氨不仅是合成化肥的主要原料之一,而且是一种高能量密度的新型燃料。近年来,电催化硝酸盐还原合成氨作为一种绿色可持续的合成途径,具有能源利用率高、碳排放量低等特点,因此受到了广泛关注,有望替代高能耗和高碳排放的Haber-Bosch法来高效合成氨。然而,目前该技术的反应效率、产物选择性以及催化材料稳定性都难以满足应用需求,迫切需要寻找高效的催化材料,从而促进电催化硝酸盐还原合成氨技术的进一步发展。近年来,金属氧化物催化材料在电催化硝酸盐还原合成氨领域展现出良好的催化性能。基于此,本文综述了金属氧化物电催化硝酸盐还原合成氨的研究进展,重点概述了电催化硝酸盐还原合成氨的反应机理,系统介绍了用于电催化硝酸盐还原合成氨的Cu基、Fe基和Ti基等典型催化材料,以及通过形貌调控、表面重构、氧空位构造、元素掺杂和金属助催化材料负载等策略提高催化反应效率、产物选择性及催化材料稳定性的最新研究进展。最后,展望了电催化硝酸盐还原合成氨领域面临的挑战及未来的研究方向。

合成氨行业发展趋势和绿氨成本竞争力分析

综述了我国合成氨行业发展历程,原料和消费结构的演变;分析了合成氨行业发展形势及下游产业链、新兴消费领域等的情况;在此基础上,着重对国内绿氨成本竞争力进行了分析;指出,未来绿氨竞争力的核心主要在降低风光电成本、构建低成本储运系统、开发绿色应用场景等三方面。

NaCl改性沸石充释氧性能及对黑臭水体中氨氮去除效能研究

基于天然沸石的多孔性能和对氨氮具有良好的选择吸附特性,利用NaCl对其进行改性,研究其载氧、锁氧和缓释氧能力,并以模拟黑臭水体为对象,研究初始氨氮浓度、温度、pH等条件对改性沸石吸附氨氮能力的影响。结果表明,1.0 mol/L NaCl改性天然沸石可将模拟黑臭废水中溶解氧浓度从0.2 mg/L提高到7.2 mg/L,并保持数周,说明改性沸石具有锁氧功能,并且氧的缓释效果明显,有利于持续较长时间的水处理过程;在改性沸石材料投加量为10 g/L,pH为7,温度为25℃,初始浓度为30 mg/L的条件下对氨氮的去除率可达91.0%,表明改性沸石对改善高氨氮水质具有显著而高效的作用。

低碳氨燃料生命周期碳排计算和应用前景探究

文章梳理了低碳氨的燃料属性和特点,测算了目前技术水平下低碳氨生命周期碳排因子,对低碳氨与煤制氨的成本进行了分析,指出随着技术进步成本进一步下降,风光发电制低碳氨燃料经济性将逐步体现,未来具有发展空间。低碳氨生命周期碳排因子生产环节排放占90%以上,生产环节中碳排基本上是制氢和制氮用电导致,因此降低碳排主要方向是减少生产环节用电量和尽可能增加绿电使用量。