一、全球最大甲酸鈣裝置投產(chǎn)背景:環(huán)保使命與資源困境下的破局之舉
冶金及化工行業(yè),作為我國(guó)工業(yè)體系中的重要支柱,在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也面臨著嚴(yán)峻的環(huán)境挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),其工業(yè)尾氣排放量占我國(guó)工業(yè)大氣污染物排放總量45%以上。其中,鋼廠尾氣、蘭炭尾氣、電石尾氣以及黃磷尾氣等典型工藝尾氣中,蘊(yùn)藏著極為豐富的 CO 資源,卻被長(zhǎng)期擱置,未能得到充分挖掘與利用。長(zhǎng)期以來(lái),這些寶貴的 CO 資源大多僅僅作為低附加值的燃料被簡(jiǎn)單消耗,這無(wú)疑是一種巨大的資源浪費(fèi)。在燃燒過(guò)程中,大量的 CO?被排放到大氣中,進(jìn)一步加劇了溫室效應(yīng),給環(huán)境帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。
在全球積極響應(yīng)氣候變化行動(dòng),我國(guó)全力推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵歷史時(shí)期,如何巧妙地對(duì)這些工業(yè)尾氣中的 CO 進(jìn)行富集轉(zhuǎn)化,將其提升為高附加值的化學(xué)品,已然成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、助力我國(guó)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵路徑和核心課題。這一挑戰(zhàn)背后,孕育著無(wú)限的機(jī)遇與希望,而全球最大甲酸鈣裝置的投產(chǎn),正是天津大學(xué)一碳化工團(tuán)隊(duì)及山東阿斯德科技有限公司給出的一份堅(jiān)定而有力的答卷,承載著重大的使命與深遠(yuǎn)的意義,為工業(yè)尾氣的資源化利用指明了方向,開(kāi)啟了新的篇章。
山東阿斯德科技有限公司5萬(wàn)噸/年鋼廠尾氣制甲酸鈣裝置
二、甲酸鈣的重要應(yīng)用:多領(lǐng)域綻放光彩的綠色助劑
1. 飼料添加劑領(lǐng)域:畜禽健康成長(zhǎng)的得力助手
飼料級(jí)甲酸鈣是畜禽養(yǎng)殖關(guān)鍵添加劑,由甲酸和碳酸鈣反應(yīng)生成,含豐富鈣、磷等微量元素,能滿足畜禽不同生長(zhǎng)階段對(duì)鈣磷的需求,對(duì)骨骼發(fā)育至關(guān)重要。
進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后,甲酸鈣分解產(chǎn)生甲酸和碳酸根離子,甲酸代謝為二氧化碳和水,可調(diào)節(jié)酸堿平衡,增強(qiáng)免疫力,降低疾病風(fēng)險(xiǎn)。而且它能抑制大腸桿菌等有害微生物,營(yíng)造健康腸道環(huán)境,還能刺激胃液分泌,增強(qiáng)胃腸蠕動(dòng),提高食物消化吸收率,降低飼料成本,提升養(yǎng)殖效益。
在家禽養(yǎng)殖中,甲酸鈣提升蛋殼質(zhì)量;在畜類(lèi)養(yǎng)殖中,支持骨骼發(fā)育和肌肉生長(zhǎng),提高畜產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量;在水產(chǎn)養(yǎng)殖中,增強(qiáng)水生動(dòng)物骨骼強(qiáng)度,促進(jìn)生長(zhǎng)。總之,科學(xué)使用甲酸鈣可顯著提升畜禽健康水平和生產(chǎn)性能,推動(dòng)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
2. 跨領(lǐng)域拓展:建筑、輕紡與化工行業(yè)的得力伙伴
甲酸鈣的應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)不止于飼料添加劑。在建筑領(lǐng)域,它作為一種高效的水泥早強(qiáng)劑,能夠顯著縮短水泥的凝結(jié)時(shí)間,大幅提高水泥的早期強(qiáng)度,為建筑工程的快速推進(jìn)提供了有力保障。尤其是在一些工期緊張、對(duì)施工進(jìn)度要求極高的項(xiàng)目中,甲酸鈣的這一特性得以充分彰顯,成為了建筑行業(yè)不可或缺的重要材料。
在輕紡行業(yè),甲酸鈣憑借其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),作為一種優(yōu)質(zhì)媒染劑,能夠幫助染料更加牢固、均勻地附著在織物上,極大地提高了染色效果和質(zhì)量,使織物呈現(xiàn)出更加鮮艷、持久的色彩,滿足了消費(fèi)者對(duì)于高品質(zhì)紡織品的需求。
而在化工領(lǐng)域,甲酸鈣同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用,它可以作為催化劑或穩(wěn)定劑參與到眾多化學(xué)反應(yīng)中,有效地促進(jìn)反應(yīng)的順利進(jìn)行,提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和純度,為化工產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持,助力化工產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
三、天津大學(xué)一碳化工團(tuán)隊(duì)研究歷程:科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)綠色變革
天津大學(xué)一碳化工課題組自 2006 年起,便踏上了氫氧化鈣羰基化合成甲酸鈣這一具有挑戰(zhàn)性的科研征程。在長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的科研探索中,研究團(tuán)隊(duì)始終秉持著堅(jiān)韌不拔的毅力和勇于創(chuàng)新的精神,克服了重重困難和技術(shù)瓶頸。在十二五 863 項(xiàng)目的強(qiáng)力支持下,團(tuán)隊(duì)成員憑借著扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和精湛的實(shí)驗(yàn)技能,成功完成了中試驗(yàn)證,這一關(guān)鍵突破標(biāo)志著技術(shù)向成熟化邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。此后,研究團(tuán)隊(duì)并未滿足于已有的成績(jī),而是繼續(xù)深入鉆研,不斷優(yōu)化工藝參數(shù),改進(jìn)生產(chǎn)流程,通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試,終于在 2021 年成功實(shí)現(xiàn)了工業(yè)示范,使得這項(xiàng)技術(shù)具備了大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
該技術(shù)的創(chuàng)新性在于巧妙地以電石渣、生石灰或熟石灰以及工業(yè)尾氣中的 CO 為原料,實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化再利用,從源頭上降低了生產(chǎn)成本,具有顯著的原料來(lái)源經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。同時(shí),在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中,團(tuán)隊(duì)運(yùn)用先進(jìn)的工藝設(shè)計(jì)理念和高效的技術(shù)優(yōu)化手段,大幅降低了能耗指標(biāo),不僅減少了能源消耗,降低了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本,還為節(jié)能減排做出了積極貢獻(xiàn)。而且,所生產(chǎn)的甲酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量卓越,純度高、雜質(zhì)少,在市場(chǎng)上具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力,能夠滿足不同行業(yè)的嚴(yán)格質(zhì)量要求。此外,其連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)更是一項(xiàng)重大創(chuàng)新亮點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模、高效率的穩(wěn)定生產(chǎn),在規(guī)模工業(yè)中展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),為工業(yè)尾氣的高值化利用開(kāi)辟了一條全新的、可持續(xù)的發(fā)展道路。
四、全球最大甲酸鈣裝置投產(chǎn)情況:強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合鑄就輝煌成果
1. 山東 5 萬(wàn)噸/年鋼廠尾氣制甲酸鈣裝置:高效投產(chǎn)引領(lǐng)綠色發(fā)展新潮流
天津大學(xué)與山東阿斯德科技有限公司的此次合作堪稱(chēng)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,珠聯(lián)璧合。這套全球最大的甲酸鈣裝置從土建施工到滿負(fù)荷生產(chǎn),僅僅耗時(shí) 6 個(gè)月,這一驚人的速度充分展現(xiàn)了雙方團(tuán)隊(duì)的高效執(zhí)行力和卓越的協(xié)作能力,堪稱(chēng)“中國(guó)速度”在工業(yè)領(lǐng)域的生動(dòng)體現(xiàn)。
該裝置每年能夠?qū)搹S尾氣進(jìn)行深度凈化和高效轉(zhuǎn)化,成功制備出 5 萬(wàn)噸高品質(zhì)甲酸鈣。這一成果不僅為企業(yè)實(shí)現(xiàn)了顯著的節(jié)能降碳目標(biāo),大幅減少了溫室氣體排放,為環(huán)境保護(hù)做出了積極貢獻(xiàn),而且為企業(yè)帶來(lái)了豐厚的經(jīng)濟(jì)回報(bào),成為企業(yè)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn),有力地推動(dòng)了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。這種變廢為寶的創(chuàng)新模式,為工業(yè)尾氣的資源化利用樹(shù)立了杰出典范,為其他企業(yè)提供了極具價(jià)值的參考案例,對(duì)于整個(gè)工業(yè)行業(yè)的綠色發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要的引領(lǐng)示范作用,有望激發(fā)更多企業(yè)投身于綠色創(chuàng)新實(shí)踐,共同推動(dòng)我國(guó)工業(yè)體系向綠色、低碳、高效的方向邁進(jìn)。
山東阿斯德科技有限公司5萬(wàn)噸/年鋼廠尾氣制草酸裝置
2. 長(zhǎng)期合作:攜手共進(jìn),開(kāi)創(chuàng)綠色化工新篇章
天津大學(xué)一碳化工課題組與山東阿斯德科技有限公司建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定、互利共贏且富有成效的合作關(guān)系。雙方在工業(yè)尾氣高值化利用這一廣闊領(lǐng)域中緊密合作,共同探索創(chuàng)新技術(shù)與應(yīng)用模式,攜手攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題,取得了一系列令人矚目的豐碩成果。
此前,雙方已經(jīng)成功合作完成了 5 萬(wàn)噸/年鋼廠尾氣高值化利用制草酸項(xiàng)目,自 2018 年 9 月建成投產(chǎn)以來(lái),該項(xiàng)目一直保持著穩(wěn)定高效的運(yùn)行狀態(tài),為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益。例如,項(xiàng)目的實(shí)施有效減少了污染物排放,改善了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量;通過(guò)產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)效應(yīng),促進(jìn)了當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè),為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。
此次全球最大單套 5 萬(wàn)噸/年甲酸鈣裝置的順利投產(chǎn),無(wú)疑是雙方合作歷程中的又一座重要里程碑,進(jìn)一步鞏固了雙方在工業(yè)尾氣利用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。這一成功合作不僅為雙方帶來(lái)了榮譽(yù)和利益,更為未來(lái)繼續(xù)拓展合作領(lǐng)域、深化合作層次奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。展望未來(lái),雙方有望繼續(xù)攜手共進(jìn),充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),在綠色化工領(lǐng)域不斷探索創(chuàng)新,共同開(kāi)創(chuàng)更多的綠色奇跡,為我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)更多的智慧和力量,助力我國(guó)在全球綠色發(fā)展浪潮中勇立潮頭。
五、團(tuán)隊(duì)成果及榮譽(yù):科研實(shí)力鑄就行業(yè)輝煌,引領(lǐng)綠色發(fā)展新方向
天津大學(xué)一碳化工團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期以來(lái)始終專(zhuān)注于合成氣和二氧化碳的高效利用這一前沿領(lǐng)域,開(kāi)展了從基礎(chǔ)理論研究到工程實(shí)際應(yīng)用的全方位貫通式研究,取得了一系列具有重大影響力的科研成果。除了氫氧化鈣羰基化合成甲酸鈣技術(shù)外,團(tuán)隊(duì)還成功開(kāi)發(fā)了乙二醇、草酸、碳酸酯、乙醇等一系列成套技術(shù)。這些技術(shù)在各自的應(yīng)用領(lǐng)域都展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。例如,乙二醇技術(shù)為化工合成提供了關(guān)鍵的原料支持,推動(dòng)了化工產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展;草酸技術(shù)在工業(yè)清洗、醫(yī)藥等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,滿足了不同行業(yè)的特殊需求;碳酸酯技術(shù)在材料科學(xué)等方面展現(xiàn)出關(guān)鍵性能,為高性能材料的研發(fā)提供了有力支撐;乙醇技術(shù)則在能源領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值,為清潔能源的發(fā)展貢獻(xiàn)了力量。
這些成套技術(shù)的成功開(kāi)發(fā),充分彰顯了天津大學(xué)一碳化工團(tuán)隊(duì)強(qiáng)大的科研實(shí)力和卓越的創(chuàng)新能力,為我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)的綠色、可持續(xù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)支撐。這些技術(shù)的廣泛應(yīng)用,有力地推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步,提升了我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力和話語(yǔ)權(quán),為我國(guó)在全球化工領(lǐng)域贏得了更多的尊重和榮譽(yù)。
憑借著這些杰出的科研成果和技術(shù)創(chuàng)新,天津大學(xué)一碳化工團(tuán)隊(duì)榮獲了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)殊榮。這些榮譽(yù)不僅是對(duì)團(tuán)隊(duì)科研實(shí)力和創(chuàng)新能力的高度認(rèn)可與肯定,更是對(duì)他們?cè)诨ゎI(lǐng)域所做出的卓越貢獻(xiàn)和領(lǐng)先地位的有力見(jiàn)證。團(tuán)隊(duì)的成功經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)秀成果,為我國(guó)化工技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展樹(shù)立了光輝榜樣,激勵(lì)著更多的科研團(tuán)隊(duì)和企業(yè)投身于綠色化工技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新實(shí)踐,共同為實(shí)現(xiàn)我國(guó)的“雙碳”目標(biāo)和全球的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量,引領(lǐng)著全球化工行業(yè)朝著綠色、低碳、智能的方向不斷邁進(jìn)。
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