既可固碳封存增值 又能合成高分子材料



      通過CO2與氨合成三聚氰酸等固體產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)CO2高值封存利用。這項(xiàng)由山東大學(xué)開發(fā)的CO2化學(xué)利用新技術(shù)——CO2氨化礦化，開辟CO2綜合利用和煤低碳、低成本清潔利用的全新路徑，填補(bǔ)全球空白。這是記者上周在西安召開的2013（第七屆）中國三聚氰胺及下游產(chǎn)業(yè)開發(fā)推進(jìn)峰會(huì)上了解到的。

     山東大學(xué)化工學(xué)院教授朱維群介紹，CO2氨化礦化技術(shù)實(shí)際上是工業(yè)尿素的深加工。CO2與氨發(fā)生氨化礦化反應(yīng)生成三聚氰酸，具有原料用量少、工藝可行、產(chǎn)品價(jià)值高及用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)。比如三聚氰酸中1份重量的氨可固定2.5份的CO2，CO2在產(chǎn)品中的含量達(dá)72%。
    “CO2氨化礦化原料來源簡單，僅需要煤、水和空氣。從煤炭參與反應(yīng)計(jì)算，三聚氰酸的總反應(yīng)熱量為-227.4 KJ/mol，為放熱反應(yīng)，整個(gè)工藝過程反應(yīng)溫度、壓力較低，不僅節(jié)能，而且沒有CO2排放。”朱維群說，在CO2氨化礦化過程中，NH3是過剩的，也就是說這是一條“負(fù)碳”工藝路線，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)100%。同時(shí)氫消耗量少，與合成尿素或甲醇相比，CO2與氨反應(yīng)合成三聚氰酸單位CO2所需要的氫量最少，H2：CO2摩爾比僅1.5:1，遠(yuǎn)低于合成尿素及合成甲醇的3:1。

    “我們已在山東某企業(yè)進(jìn)行了工業(yè)化試驗(yàn)，效果良好。”朱維群告訴記者，利用CO2氨化礦化技術(shù)在高壓下可將尿液直接轉(zhuǎn)化為三聚氰胺，即三聚氰酸加氨生成三聚氰胺。經(jīng)測(cè)算，噸三聚氰胺消耗以尿素計(jì)僅為1.4噸，原料消耗比目前常規(guī)的三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)至少降低50%。

    目前三聚氰胺是通過氰胺三聚合生產(chǎn)三聚氰胺，生產(chǎn)過程中需要6個(gè)分子尿素合成1個(gè)分子三聚氰胺，有一半的尿素分解成了氨和CO2，企業(yè)再將尾氣回收利用加工為碳酸氫銨、硝酸銨、純堿等。
    朱維群認(rèn)為，煤的化學(xué)利用過程（煤制合成氨、煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣等）中一般都有高純度的N2、CO2、H2等原料，通過改變反應(yīng)過程和目標(biāo)產(chǎn)品即可實(shí)現(xiàn)CO2的氨化礦化。該技術(shù)特別適合于在氮肥企業(yè)、新型煤化工及IGCC電廠中開展CO2封存利用。
   據(jù)了解，利用氨氣和CO2合成三聚氰酸或三聚氰胺產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。三聚氰酸屬于精細(xì)化工產(chǎn)品，可生產(chǎn)三聚氰酸—甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、消毒劑、抗氧劑、粘合劑和農(nóng)藥等。也可作為高反應(yīng)活性的氨基還原劑用于煙氣脫硝，可代替尿素、液氨或氨水脫硝還原劑，國內(nèi)市場容量可達(dá)千萬噸計(jì)；在農(nóng)業(yè)應(yīng)用，目前尿素的肥效利用率35%左右，三聚氰酸作為緩釋的氮肥和碳肥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，有望提高肥料利用率；由CO2經(jīng)三聚氰胺合成蜜胺樹脂（MF）等各種高分子材料，與煤制烯烴相比具有低碳、低成本優(yōu)勢(shì)。

    目前，山東大學(xué)已就利用氨氣和CO2合成三聚氰酸或三聚氰胺的方法、低溫合成等三聚氰胺的方法相關(guān)技術(shù)申請(qǐng)了國家發(fā)明專利。