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电石生产和使用绿色无废新技术——钡基化学循环零(负)碳煤化工

成果类型:: 发明专利,新技术

发布时间: 2023-08-13 17:15:53

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 焦斌 | 2023-08-13 17:15:53

新型碱土循环零碳煤化工集成新技术:以氢氧化钡固定CO2和强化化工过程,实现“碱土基固碳CO2(CC, Carbon Capture)-碳还原制CO(CU, Carbon Utilization)-甲烷脱碳制氢联产乙炔”三位一体的化学链循环(CLT, Chemical Loopimg Technology)煤固相气化技术,颠覆传统以煤氧燃烧制合成气为龙头的煤化工。将C1/C2煤化工有机耦合,解决了传统煤化工“高水耗,高排放,高投资,高污染”的问题,实现零(负)碳煤化工。

关键技术

l低温合成,节能降耗

lCO2利用 ,碳零排放

l无水煤化工

l废渣循环利用,无固废

解决方案

l微波强化三传一反,降低能耗

l碳热还原CO2

l余热耦合甲烷热解

lH2-CO-C2H2联产

对传统电石乙炔工艺进行变革性创新,发展节能降耗、原料及附加产品综合高效利用的大型一体化富氢合成气/乙炔产业链,实现煤气化/乙炔化工可持续发展!

技术方案I:低温钡基乙炔技术

技术方案II:甲烷钡基零碳煤化工-C1/C2联产

化工过程强化:微波催化

电石行业面临的挑战

² 碳排放高问题

直接碳排放:生产每吨工业电石的直接碳排放约1.6 吨

间接碳排放:生成每吨工业电石需耗电 3300~3500kWh,折合间接碳排放为 2.55 吨

每吨工业电石的总碳排放达4.15

按照 2020 年国内电石产量 2758 万吨,对应碳排放总量约 1.14 亿 吨。2020 年我国二氧化碳年排放量约 100 亿吨,电石作为单一产业碳排放占比较高

“碳中和”背景下,电石成为产业链最上游的核心壁垒!

² 环保压力大和原料枯竭问题

l电石渣中Ca(OH)2水溶解度太差,0度到90度,仅0.185g-0.085g。提纯回收困难。

l部分厂配套水泥厂处理,资源浪费。

l生产1吨电石,约2吨石灰石。石灰石(方解石)资源绝非“取之不尽、用之不竭”,国内石灰石已探明储量500多亿吨,有开发价值的优质资源却很少且正在逐年枯竭。

该技术在当下具有广阔的应用前景,已在不少煤炭产业聚集区实现产业化,拓展前景非常值得期待!

团队首席专家为中国科学院上海有机化学研究所前任所长、国际欧亚科学院院士姜标研究员,联合四川大学电子微波学院、昆明理工大学、南京三乐微波技术发展公司、中国高温耐火材料研究院、山西碳氢新能源科技等机构专家团队,历经十多年研发成功的,先后得到中科院先导A、上海科委、科技部国家重大科学研究计划 (973) 、国家自然科学基金、中科院重点部署等项目的支持。

以生产100万吨碱土基乙炔为计算,可联产氢气136万吨,一氧化碳322万吨,纳米405万吨,转化CO2184万吨。C1合成气可以合成绿色甲醇358万吨和富产氢燃料 78万吨,C2乙炔可以生产生物可降解塑料单体BDO454万吨,总产值600亿。新技术与传统煤气化工艺相比,新技术富产H2,零水耗,CO2负排放,同时SO2, NOx 污染物实现零排放。C2乙炔与传统电弧法煤制电石乙炔工艺相比,CO2减排848万吨;如果进一步采用绿电,新型碱土基零碳煤化工将实现煤化工CO2的负排放,节省水资源,反应为绝氧过程,无需配套传统煤化工的大型空分,CO变换和污水处理厂,极大的降低了投资成本。

技术转让与合作需要视地方产业规模而定,一般与煤化工投资的资金水平相当,经济效益和社会效益显著,环境效益突出!