1月13日,由中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所、中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司和川化股份有限公司合作完成的“合成氨弛放氣中氨的凈化吸收新技術(shù)”項(xiàng)目,順利通過了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為:開發(fā)的離子液體回收利用氨的新技術(shù)及成套裝置,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
氨是最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一,是不可或缺的農(nóng)用化肥及工業(yè)原料。2012年我國(guó)合成氨產(chǎn)量達(dá)5400萬(wàn)余噸,占世界40%以上。在氨合成工藝中,產(chǎn)生大量的弛放氣,噸氨弛放氣排放約300~400Nm3,其中氨含量3~6%(v),若直接排放或燃燒,將會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,并浪費(fèi)了寶貴的氫資源。針對(duì)合成氨弛放氣,目前工業(yè)普遍采用水洗工藝回收氨,該技術(shù)存在水消耗大、稀氨水蒸發(fā)提濃蒸汽消耗大、能耗高、腐蝕性強(qiáng)等問題。因此,開發(fā)凈化效率高、能耗低的清潔工藝技術(shù)是迫切需求。
過程工程所“離子液體清潔過程與節(jié)能創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”基于在離子液體基礎(chǔ)及應(yīng)用方面的長(zhǎng)期研究積累,提出了離子液體法回收氨弛放氣中氨的新技術(shù),在國(guó)家“863”計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院院地合作、國(guó)家自然基金委等項(xiàng)目的支持下,系統(tǒng)研究了離子液體微觀結(jié)構(gòu)對(duì)弛放氣中的氨、氫、氮、甲烷等氣體的作用機(jī)理和分離性能的影響規(guī)律,獲得相關(guān)氣體在離子液體中的傳遞和放大規(guī)律,通過物質(zhì)和能量?jī)?yōu)化集成,研發(fā)了合成氨弛放氣中氨回收的成套工藝和裝備。新工藝可直接得到純氨產(chǎn)品、不需消耗水、能耗低、流程簡(jiǎn)單、無(wú)含氨廢水排放,回收氨后的凈化弛放氣經(jīng)膜分離后可提取得到較高純度氫氣。在川化股份有限公司建立了首套1000Nm3/h工業(yè)性試驗(yàn)裝置,連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)月,回收氨的純度達(dá)到95%以上,弛放氣中氨的凈化率達(dá)到99%,能耗較現(xiàn)有水洗工藝降低約30%。
新技術(shù)的成功應(yīng)用,證明了離子液體新介質(zhì)在氣體分離工業(yè)應(yīng)用方面的可行性和先進(jìn)性,為以離子液體為核心的氣體分離回收利用新技術(shù)的研發(fā)奠定了科學(xué)和工程基礎(chǔ),開辟了氣體分離技術(shù)創(chuàng)新的新途徑。新技術(shù)不僅能用于合成氨弛放氣中氨的回收,同時(shí)也可推廣到尿素造粒塔的排放尾氣、焦?fàn)t煤氣、氨冷凍罐排氣、硝酸裝置尾氣等其他含氨氣體中氨的回收凈化,為實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排的目標(biāo)提供重要的科技支撐。