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1、筵 3 0卷第 1 1 期 2 0 1 0年 1 1 月 现 代 化 工 Mo d e n Ch e mi c a l l n du s t 1 、 i n 2 O ( ) 93 国外动态 大幅降低铝生产成本的新工艺 澳大利亚 C M s m e l t P t y L t d 正将一 项生产 金属 铝 的碳 热还 原 工 艺推 向市 场， 该工艺商品名称 为 T h e r mi e a l ， 比传 统美铝 A l c o a 公 司的碳热还原 工艺有许 多显著的优点 。经过过 去几 年 的开发 ， 碳热还原技术将最终替代标准的 Ha l l H r r o u h电解槽工艺生 产金属 铝
2、 ， 以降低 投资和操作成本， 减少工艺过程中的能 源消耗 ， 并降低熔 化过 程 中二 氧化 碳 的 排放量 。 C a l s me h公司称， T h e r m i e a l 工艺( 也 称碳热还原工艺 ) 与之 前 的碳热还 原工 艺 有本 质 区别 ： 该工 艺可 在低 于 5 0 0 C 的温度条件下操作。据 C a l s me h公司透 露 ， 该工艺可将投资成本 降低 8 0 ， 操 作费用 降低约 4 0 ， 电力 消耗 降低 约 4 0 ， 并彻底消除氟化物排放 ， 使气体产 生量大大降低 。 美铝 A l c o a公 司 开发 的 A R P工 艺 中， 在低温段
3、将氧化铝( A 1 ： O ， ) 和碳在 熔渣池中反应生成碳化铝( A 1 C ) ， 然后 将生成 的 A 1 O ， 一 A I C ，熔渣送人高温 段， 使 A 1 C ，和 A 1 O 在高温作用下发 生反应 ， 生成 金 属 铝。而 在 T h e r mi c a l s 工艺 的第一 阶段 ， A 1 ： O ，与 熔融 态 的铝 在碳源条件下形成碳化铝； 第二阶段， 碳 和铝的紧密结合物反应生成金属铝 和二 氧化碳气体。该工艺采用了3项重要专 利技术。 C a l s m e h公司刚 刚完成该 技术 的概 念验证 ， 下一 目标是将 该技术 用 于整个 工艺并准备投建一个中
4、试工厂演示该工 艺。该公司还期望在几年内投建一个小 型商业化工厂。 C h e m i c a l E n g i n e e ri n g ， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 1 3 可降低合成气净化成本的 高温工艺 美国北卡三角洲国际研究 院( R T I i n t e r n a t i o n a 1 ) 开发了一项脱硫新工艺， 可 大大降低从煤炭基合成气中脱除硫的成 本， 该工艺将在美国坦帕( T a m p a ) 电气 公司功率为 2 5 0 MW 的煤气化联合循环 ( I G C C ) 发 电装置上进行 中试 ， 演示操 作 将在 1个功率 为 5 0 M W 的操 作单元
5、 中 进行。目前 ， R T I I n t e r n a t i o n a l已经与绍 尔集团公司( S h a w G r o u p I n c ) 签订 了前 期工程( F r o n t E n d e n g i n e e ri n g ) 建造和 设计协议。前期工程建造计划于 2 0 1 1 年实施 ， 项目主要 由美国能源部( D O E) 资助。 R T I I n t e r n a t i o n a l 的 高 级 研 发 经 理 G u p t a R a g h u b i r 指 出， 常规捕获硫的方法 是采用胺液净化装置， 但是该工艺需要 将合 成 气 的
6、 温 度从 2 0 0 0 OF( 1 o F= 5 9 C) 左右降到至少室温。而实际使 用时， 需要将合成气重新升至 5 0 0 O F才 能输入燃气涡轮 进行发 电， 从 而造成 能 源浪费。 与此相 比， R T I 开 发 的新 工艺 能够 接收温度为 9 0 0 下的气体， 即传统工艺 中第 1 次冷却后的温度。然后将气体送 入含有氧化锌吸附剂的流化床中， 在此， 氧化锌可吸附H S和羧基碳( C O S ) 并与 其反应形成 硫化 锌。接下来 ， 吸附 剂氧 化锌可通过空气再生， 实现回收利用 ， 而 二氧化硫则用于生产单质硫或酸。 G u p t a 称 ， 该 工 艺 已经
7、在美 国 田纳 西州金斯堡 ( K i n g s p o r t ) 的 E a s t m a n化 学 装置进行了中试 ， 可将合成气中硫含量 由 1 0 0 0 0 I g g 降至 5 t x g g以下 。他还 说 ， 采 用胺 净化 工 艺 的 I G C C装 置 的总 体 能效 为 3 7 ， 而采用 R T I 净化 工艺 的 I G C C装置的总体能效为 4 1 ， 且发 电 成本降低了 1 0 ， 此外 ， R T I 工艺还可去 除工艺中多种污染物( 如汞、 砷和氨) 以 及一氧化碳 。 C h e mi c E n gin e e r i n g ， 2 0 1
8、0 ( 8 ) ： 1 4 尺寸减小的水泥材料 F l y a n i c L L C公 司开 发 了一 种 工业 级规模且经济可靠的生产工艺， 用于生 产混凝土和灰浆用水泥、 煤灰及其他水 泥粉体材料 ， 这些粉体材料中间颗粒尺 寸大小为 1 m。例如， 尺寸小于 1 0 m 的煤灰或矿渣粉为高活性火山灰， 可用 作高性能混凝土结构的建筑材料 。但 是 该公 司指 出， 直到现在 ， 还没有以较 为经 济可靠的工艺生产出尺寸为 1 m的煤 灰。而新工艺生产细粉体材料的生产成 本可根据所用原料不同， 降至 3 0 7 7美 元 t ， 并可扩大至工业生产水平。 该技术 由新泽 西理工 学 院
9、( N e w J e r s e y I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ) 与能 源 和 水泥公司通过多年合作开发而成的， 目 前 F l y a n i c 公司已授权使用该专利技术。 F l y a n i c 公 司最 近 与开 发 该技 术 的 合作伙伴 R S G I n c 一起， 将生产新型尺 寸减小水泥的生产技术用在设计垂直搅 拌型碾磨机中， 以示范中试生产工艺。 该公司负责安排该技术的连续示范， 生 产速率 为 1 t h 。 C h e mi c a l E n g i n e e r i n g 2 o l o ( 8
10、) ： 1 31 4 生产高纯磁铁矿的新工艺 2 0 1 0年 7月， P i t t s b u r g h I r o n O x i d e s 公司生产高纯磁铁矿( F e O ) 工艺 ( r o x 工艺) 获准美国专利授权( 专利号为 7 7 4 4 8 4 8 ) 。该公司生产的磁铁矿商品名 为 S u p e r Ma g n e t i t e ， 纯度大于 9 9 ， 并具 有独特磁学性质如磁共振、 磁饱和、 磁矫 顽力等， 这些性质与其纯度、 颗粒尺寸 ( 2 3 m) 以及形貌特征密切相关。该 产品可用于制备纯磷酸铁盐 ， 此外还可 用在 电极 、 减少二 氧化硫 和
11、汞 的排放 以 及富锌涂层用填料等领域。 在 P i r o x工 艺 中， 商 业 用 赤 铁 矿 ( F e O ， ) 被连续送入一个 问接加 热的 回 转窑中， 利用逆流的天然气将 F e O ， 还 原为 F e ， O ， 气体副产物如 H ： 、 C O、 C O 和 H O可 以用作燃料。该公司的副总 裁及工厂经理N i c k e l s D a l e L 解释说， 工 艺 中需 要 严 格 控 制 温 度 分 布 以 防 止 F e O ， 过度还原为 黑铁矿 ( F e O) 或铁 素 体( F e ) ， 之后产物磁铁矿在惰性氛围 中送入温度低于5 0 的螺旋冷却机中
12、， 然后包装 即为成品。 P i r o x工艺生产磁铁矿的成本仅为 其竞争对手磁铁矿生产成本 的一小部 分， 因为用传统路线( 如 L a u x 工艺) 生产 磁铁矿涉及到湿法化学沉淀， 需要额外 增加过滤、 干燥及解附聚步骤 ， 从而使生 产成本显著增加。 目前 ， P i r o x工艺利用 N e w B r i g h t o n 的设施月 生产 2 5 0 t S u p e r Ma g n e t i t e ， 而且 稍加努力就会使产量增至 5 0 0 t 月。该 公司已经购买了第 2个 回转窑， 将使工 厂 的生产能力增加至 9 5 0 t 月。 C h e mi c a
13、 l E n gi n e e r i n g ， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 1 6 基于地下煤气化技术( UC G) 的 燃料电池 澳大利亚L i n c 能源公司( L i n c E n e r g Y L t d ) 已经成 功示范 了 C h i n c h i l l a地下 煤 气 化 ( u n d e r g r o u n d c o a l g a s i f i c a t i o n ， U C G ) 装置产生的氢气直接用于氢燃料 -9 4 甥 代 己 黧 第 3 O卷第 1 1 期 电池的操作工艺。L i n c能源公司与英国 A F C E n e r g
14、 y P l c公 司已达成独家使用 U C G装置 以及将 A l p h a 装置氢燃料 电池 送 至 C h i n c h i n l l a工厂 的 协议 。继 C h i n c h i l l a装 置测试 之后， 在 气 体成分 与 C h i n c h i n l l a 装置相近的英国 A F C工厂 内 也实现了成功示范。基于 A l p h a 装置的 成功案例， 上述 2家公司将在 C h i n c h i l l a 装置安装 多模 块 电池 ， 以形 成 较大 ( 功 率在 5 0 k W 左右 ) 的 A F C燃料 电池 。双 方都期望 A F C 5 0
15、 k W 的多模块燃料电 池系统实现全面商业化。 L i n c 能源公 司将 U C G装 置 产生 的 富含氢气的气体进行简单膜分离工艺 后， 即可进行现场使用。L i n c能源公司 称， 该燃料电池可由氢气含量较低 的原 料产生可靠的、 清洁型电能， 这是其他燃 料 电池做不到的。 C h e mi c a l E n n e e fi n g ， 2 0 1 0 ( 8 )： 1 6 用塑料玩具制造微流体芯片 美国西北大学( N o r t h w e s t e rn U n i v e r s i t y ) 的研究人员利用 2 O世纪 7 O年代儿 童玩具 S h fi n k
16、 y D i n k s 印照片的灵感制 造并大规模生产微流体纳米芯片， 这些 柔软的塑料纸可用于制备太阳能 电池、 高清显示器以及化学传感器所需的大面 积图案。 在硅晶上大面积书写纳米图案制作 现代微流体芯片是一件耗时的事情， 但 是新近发现的方法却使这种书写模式实 现了大规模生产纳米芯片且成本低廉。 西北大学 化学 副教授 T e r i O d o m 说， 只有新开发的这种方法能用小分离 模式进行任 意方式书写， 并 可在 1 4 4 c m硅晶上进行复制， 而价格却低于 1 0 0 美元。 通 过 溶 剂 协 助 纳 米 压 纹 技 术 ( S A N E ) 加热和冷却 S h fi n
