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二氧化碳在煉鋼流程的應用
針對鋼鐵工業 CO 2 排放量大的問題以及少（無）煙塵、深度脫磷、脫氮、控氧的綠色潔凈煉鋼的發展方向，2004 年研發團隊提出將 CO 2 作為資源循環應用于煉鋼過程，同時利用 CO 2 的高溫特性解決現有冶金工藝存在的問題。經過根據十余年的研究發現，CO 2 是弱氧化性氣體，在煉鋼溫度下與碳、硅、錳等元素可發生氧化反應，并伴隨吸熱或微放熱效應，具有以下冶金功能：（1）利用 CO 2 參與煉鋼反應的吸熱效應，可將 2700-3000℃的頂吹氧氣射流高溫火點區降低至鐵的沸點（2750℃）以下，減少了鐵的蒸發量；（2）轉爐煉鋼前期硅、錳等元素的氧化使熔池迅速升溫，難以滿足低溫高效脫磷的熱力學條件，可通過噴吹 CO 2 控制熔池升溫速率，延長低溫脫磷時間，解決了長期困擾煉鋼的脫磷不穩定、深脫磷難等問題；（3）與純氧噴吹相比，CO 2 與鋼中各元素反應均生成 CO，能夠強化熔池攪拌，改善渣鋼反應動力學條件，減少終點鋼液過氧化，生產低氮/低磷/低氧鋼種；（4）利用煉鋼底吹 CO 2 的冷卻效應，發明了 CO 2 控制“蘑菇頭”生長與消除的動態平衡方法，可有效延長煉鋼底吹元件壽命。在充分掌握 CO 2 高溫弱氧化、強攪拌及冷卻效應等冶金反應特性的基礎上，研發團隊提出在煉鋼生產中采用 CO 2 代替部分頂吹 O 2 、底吹 CO 2 代替全部 N 2 /Ar進行 CO 2 -O 2 混合噴吹煉鋼的工藝流程（見附件 1 工藝路線圖），發明了具有自主知識產權的煉鋼噴吹 CO 2 降塵、高效脫磷、脫氮/控氧及長壽底吹等系列技術，并完成了工業示范應用。
北京科技大學
2021-04-13
高純度二氧化氯制備先進技術
二氧化氯因其高效、安全、不易產生氯代有機物等“三致”物質的優點而替代液氯廣泛應用于飲用水、污水處理、醫療衛生、食品加工等領域，被譽為第四代消毒劑，是世界衛生組織和世界糧農組織推薦的A1級廣譜、安全和高效消毒劑。 本項目在“國家科技支撐計劃項目”的支持下，通過先進的復合還原催化技術、雙釜串聯及梯級反應強化技術、反應耦合分離技術、發生器結構獨特設計等一系列自主創新，攻克了二氧化氯制備技術難題，開發了一種高純度二氧化氯綠色制備集成新技術，提高了二氧化氯的品質與發生器的安全性，填補了國內空白
南京工業大學
2021-04-14
超臨界二氧化碳發電系統技術
成果完成人瞄準1000MW超臨界二氧化碳燃煤（sCO2）發電系統，主持了國家重點研發計劃項目“超高參數高效二氧化碳燃煤發電基礎理論與關鍵技術研究”。
本成果從系統和部件兩個層面進行研究，被推薦為2020年度國家重點研發計劃重點科技成果，并在2021年1月27日科技日報上做了報導。具體成果如下：
1、sCO2鍋爐模塊化設計：sCO2循環流量是水蒸氣機組的6-8倍，導致S-CO2鍋爐嚴重堵塞，發現機組效率懲罰效應。首次提出1/8分流減阻原理，在保持吸熱量及循環流量不變條件下，將壓降降低為傳統設計的1/8，由此提出模塊化鍋爐設計，將鍋爐壓降減小到與水蒸氣鍋爐相當或更低水平，徹底解決大壓降難題。
2、煙氣熱量全溫區吸收：針對sCO2循環適合中高溫熱源，單個sCO2循環無法吸收煙氣全溫區熱量，提出頂低復合循環，實現熱量全溫區吸收。提出能量復疊利用原理及設備共享，完全消除頂底循環效率差并簡化系統。1000MWe級燃煤sCO2發電效率達到～50%，比水蒸氣機組高3-4個百分點。
3、鍋側和爐側綜合調溫方法：針對sCO2進入鍋爐溫度較高，抬高受熱面溫度，提出鍋側和爐側綜合調溫方法，發明“冷熱匹配、層級降溫”原理，提出“上大下小+雙爐膛+煙氣再循環”的創新型鍋爐設計。建成壓力達26MPa的超高參數sCO2傳熱系統，提出超臨界傳熱類沸騰理論，結合實驗數據，給出了鍋爐管發生傳熱惡化的臨界判據。誕生第一臺超臨界二氧化碳燃煤鍋爐原理樣機。
本成果闡明了能量復疊利用原理，是能量梯級利用的繼承和發展，消除了復合循環中頂循環和低循環的效率差，最大限度挖掘了sCO2燃煤發電系統的效率優勢。并首次闡明超臨界流體分子尺度下的非均勻物質結構，顛覆了人類對超臨界流體物質結構的認知，首次將亞臨界壓力下的多相流體理論體系引入到超臨界傳熱中，初步實現了亞臨界和超臨界壓力下能量傳遞與轉換理論的統一，達到國際領先水平。
華北電力大學
2022-07-06
二氧化碳晶體結構模型
寧波浪力儀器有限公司（余姚市朗海科教儀器廠）
2021-08-23
二氧化碳晶體結構模型
寧波華茂文教股份有限公司
2021-08-23
二氧化碳的捕集與轉化技術
項目簡介： 針對現有碳收集、儲存（CCS）方法中二氧化碳的壓縮、脫附過 程的高能耗問題，我們采用碳收集與利用（CCU）的策略，將二氧化 碳的捕集、活化與轉化利用相結合，為碳收集、儲存及其活化利用提 供新方法。設計并合成高效、可活化二氧化碳的吸附材料，以利于在 捕集時活化二氧化碳分子，將二氧化碳的分離技術與二氧化碳（即活 化的二氧化碳分子）的轉化反應相耦合，避免能耗高的脫附過程，從 而實現低壓、溫和條件下將捕集的二氧化碳的原位催化氫化反應，以 制備能源類產品甲酸、甲醇
南開大學
2021-04-11
由軟錳礦直接制備化學二氧化錳
化學二氧化錳又稱活性二氧化錳，主要用于高性能，大容量，長壽命的新型鋰鋁電池的去極化材料及陰極材料。活性二氧化錳為黑色正交晶格晶體或棕黑色粉末，相對密度5.026。其用途較廣泛，除用于干電池生產之外，還用于玻璃工業作良好的脫色劑，電子工業中制錳鋅鐵氧化體及磁性材料，煉鋼工業中作錳鐵合金材料，澆鑄工業中作增熱劑，防毒面具中作CO氣體吸附劑，化學工業作氧化劑，有機合成作催化劑，油漆和油墨的干燥劑，火柴生產中作助燃劑，陶瓷搪瓷的釉藥及高級錳鹽的原料；此外，還用于煙花，水的凈化除鐵，醫藥，肥料及紡織印染等生產中。 活性二氧化錳的生產方法較多，傳統的方法有硝酸錳法，碳酸錳法及天然錳礦活化法等，他們各有一定的優缺點，但有一個共同的不足之處，就是制成的干電池連續放電時間較短，松裝密度較小，因而限制了它的應用價值。制備高活性二氧化錳，必須是制備出優質的二價錳鹽溶液，再用強氧化劑將它迅速氧化為四價的錳，并轉化為Mn（OH）4，將后者進行調節酸度，煮沸，漂洗，在合適的溫度下進行干燥，并縮聚為塊狀產物，即得到活性二氧化錳產品。 年產5000噸的生產規模，建設總投資約為600萬元，年產值約7500萬元，生產成本約為5000萬元，年利稅為2500萬元。
武漢工程大學
2021-04-11
二氧化碳的高值有效封存利用
CO2的大規模工業利用是目前國內外研究的重要課題，提出了一種新的 CO2 化學利用技術路線，即通過 CO2 與氨反應得到三聚氰酸等固體產品。這樣， 不僅可實現 CO2的封存，而且能夠實現 CO2的高值有效利用。對 CO2的減排具 112 有重要意義。 CO2氨化反應特點： CO2氨化礦化生成三聚氰酸所需原料用量少（一份重量的氨可固定 2.5 份 CO2）； 原料轉化率高,(轉化率達 95%以上)； 礦化反應設備投資少，在現有煤化工裝置基礎上，添加部分設備，通過改 變反應過程和目標產品即可實現 CO2的氨化礦化，礦化產品利用價值大。
山東大學
2021-04-13
二氧化碳替代光氣綠色合成聚氨酯技術
聚氨酯是重要高分子合成材料，用于制造泡沫塑料、纖維、彈性體、合成革、涂料、膠黏 劑、鋪裝材料和醫用材料等，廣泛應用于交通、建筑、輕工、紡織、機電、航空、醫療衛生等 領域。目前，全世界生產聚氨酯都是采用光氣異氰酸酯路線，本項目首創的綠色生產技術，以 二氧化碳替代劇毒的光氣，與有機胺、多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇等為原料，具有原料 成本低 (比光氣異氰酸酯路線低20～30％) 、轉化率高、過程清潔等特點，產品質量優異，優級 品含量大于99.5％，經濟性好，具有最強的國際市場競爭力。隨著環境保護、節能減排的日益 重視，該項目的開發，對于節約寶貴的能源、利用二氧化碳廢氣、促進節能減排、經濟社會和 諧發展具有非常重要的意義。 5萬噸/年HDI型聚氨酯，總投資26000萬元。
華東理工大學
2021-04-13
高效的二氧化碳電催化劑
通過將酞菁銅（CuPc）分子與碳納米管復合，得到了高效的二氧化碳電催化劑。它可以在較低過電位下將二氧化碳高選擇性地還原為甲烷，其法拉第效率達到66%（圖3），是目前產甲烷的活性最高的電催化材料。不同于該課題組此前報道的單分散的CoPc/CNT催化劑（Nat. Commun. 2017,8,14675），CuPc分子晶體以堆積狀態分散于CNT之中（圖3b）。原位在線X射線吸收（XAS）研究發現，堆積狀態下的CuPc分子在催化工作電位下會自發轉變為尺寸為2nm左右的銅納米團簇，是高催化活性位點；當停止催化反應后，銅納米團簇又會可逆地回到CuPc分子結構（圖3c-e）。不同于CuPc，另外兩種銅配合物HKUST-1和[Cu(cyclam)]Cl2在催化反應電位下都不可逆地轉變為金屬銅微米枝晶，因此催化活性和選擇性遠低于CuPc/CNT
南方科技大學
2021-04-13