大连化物所开发出“节能减排”合成氨过程

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2018-11-10

民族广播网大连11月6日消息(记者张四清贾铁生)近日,中科院大连化物所复合氢化物材料化学研究组陈萍研究员、郭建平副研究员团队在合成氨研究中取得重要进展,通过开发出一种“温和”的合成氨过程,大幅降低了合成氨反应的温度和压力,对节约能源、减少二氧化碳排放等环境问题具有重要意义,相关研究成果发表于《自然-能源》(NatureEnergy)上。

氨是化肥的重要来源,对于人类社会的生存与发展至关重要。

同时,氨作为可再生能源的载体,在可再生能源的储存和转化过程中的作用也日益受到人们的重视。 目前,工业上合成氨主要通过哈伯-博施法,利用氢和空气中氮直接合成氨。

该过程需要在高温高压下进行(350-450°C,100-200bars),不但能量消耗高,而且还排放出大量的二氧化碳:合成氨过程每年消耗世界1-2%的能源,此外每生产1吨氨排放吨二氧化碳,这都对环境造成了一定的影响。

为解决上述问题,陈萍团队提出了一种以碱(土)金属亚氨基化合物为载氮体的低温化学链合成氨技术,即碱(土)金属的氢化物首先通过“固定”氮气生成相应的亚氨基化合物,随后将反应气氛切换为氢气,使得亚氨基化合物加氢释放出氨气。 该工艺首先利用可再生能源产生的电能,通过空气分离制氮和电解水制氢,然后将氮气和氢气交替通入载有氢化物的反应器中分别进行氮化和加氢反应,未反应的气体经分离纯化后可循环使用。 其中合成氨及吸附分离氨等部分单元已经进行了实验验证。 此工艺为可再生能源的储存与利用及小规模分布式合成氨工厂的构建提供了一个方案。

该研究得到国家自然科学基金委、中日政府间合作项目、教育部能源材料化学协同创新中心(iChEM)、大连化物所甲醇转化与煤代油新技术基础研究专项(DICPDMTO)及中科院青促会项目的资助。