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【走进一线】为清洁生产造福的人-大连理工新闻网

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【走进一线】为清洁生产造福的人记中国专利优秀奖获得者 我校化工与环境生命学部张永春教授 作者:吕东光 记者团 靳晴 来源:新闻中心 技术研究开发院 时间:2013-04-26 14:33 张永春教授在实验室对设备进行讲解 4月19日,张永春教授在辽宁省知识产权宣传周活动的表彰会上,从副省长贺旻手中,接过了我校唯一一块中国专利优秀奖的奖牌,这是他研发了二十多年的二氧化碳回收技术得到的标志性奖励。 一、初试牛刀 “如果贵方学校能作担保单位,我们可以考虑与你合作。” ——“工程干成,1600万元工程总包费用一分不少;干不成,由大连理工大学全部赔付!” 早在2002年10月,张永春教授为了把研发多年的二氧化碳回收技术用于工业化,准备总包承建锦州石化六陆公司3.0万吨/年二氧化碳回收装置,因为此前没有工业化业绩,锦州方面对张永春教授的技术有些“吃不准”。 为此事,我校校领导出面,为张永春教授“撑腰”,与锦州六陆公司立下“ 军令状”;随后学校整合工业催化、化学工程、化工机械、特分中心、自动化控制等各相关学科优势力量,工程开工建设;半年后的2003年7月8日,全套装置一次试制成功,锦州六陆公司敲锣打鼓、挂彩旗、放鞭炮,热闹剪彩,我校时任校长程耿东院士前去祝贺,与张永春教授在高大耸立的装置前面合影留念。 空气严重污染倒逼人类清洁生产,大气污染,究其根源,工业废气大量排放是症结所在,将排放的二氧化碳废气进行回收再利用,为人类造福,这给科学工作者提出挑战性课题;面对难题,张永春教授带领团队迎难而上。 二、再露锋芒 随着张永春教授的研发技术向企业深入推广,发现要解决的问题越来越多。锦州的气源是炼油厂排放的,里面的杂质主要是有机物,而天津吉华化肥厂排放废气里面的杂质是无机物,辽河石化总厂气源里面有轻烃,梅河口酒精厂气源里面有氧化物,营口建材厂的气源里面有矿物杂质;张教授针对这些问题,带领团队经过几年的打拼,将上面的问题一一化解。 23套不同规模的工业化生产装置,为企业清洁生产和减排增效立下了功劳;其中嘉兴三江公司、开封晋开化肥厂、梅河口酒精厂的产品供不应求,都先后筹建了第二套生产装置。 二氧化碳气体中,最难吸附脱除的杂质是烯烃、氮氧化物、苯、醛类、醇类、硫化氢和羰基硫。为此,张永春教授发明了“吸附精馏法提纯二氧化碳”技术,针对每一种杂质,先后研制出乙烯、NO、苯和硫化氢等多种吸附剂。这些吸附剂使用时间长,吸附量大,可反复连续使用,吸附效果好,净化度高。 因张永春教授研制的吸附剂都是“仅此一家、别无分号”,为此他获得了国家专利授权,获中国国际专利技术与产品交易会五项专利金奖,研发成果两次获得辽宁省科技进步二等奖和石化部科技进步二等奖。这一技术的问世,更新了传统的催化燃烧脱烃和水解脱硫技术,确立了吸附精馏技术在该领域的领先地位。 工业级二氧化碳产品主要用于机械保护焊接,冷冻铸模,油田注井赶油,干冰清洗等领域,还应用在一些高端行业,如人体胚胎冷冻、电子刻蚀、液晶生产等行业;食品级二氧化碳产品用于啤酒饮料灌装、蔬菜食品保鲜、烟丝膨化和干冰冷藏领域,食品级二氧化碳的提纯,是公认的二氧化碳最难提纯的技术,国家对21种杂质提纯标准都有严格规定,而张永春教授研发的高纯度二氧化碳提纯技术,各项指标均高于国内外相关标准。 张教授为北京奇安特公司、北京千禧和海温公司制造了三台99.9995%超纯CO2装置;为徐州和辽河全盛建造的10万吨和6万吨装置,可以同时生产工业级和食品级CO2产品。台湾客商闻讯后,马上来到北京考察,与张教授签订了制作99.9998%高纯CO2装置合同,“这种设备国内只有我们一家能做”,张教授的技术又占据了高纯二氧化碳气的领域。 张教授的“吸附精馏法提纯二氧化碳技术”,在2004年国家教育委员会科技成果技术鉴定会上被鉴定为:“技术创新性强,应用成果显著,关键技术达到国际先进水平,在吸附剂的研发,特别是烯烃吸附剂的开发,工艺优化方面为国际首创。” 三、拓展领域 在推广技术的同时,张教授发现,发电厂、炼钢厂、水泥厂等行业排放的废气中,二氧化碳浓度很低,但是排放量很大,所以张教授从2005年开始,组织开发低浓度二氧化碳捕集技术。传统的二氧化碳捕集是使用MEA溶剂吸收二氧化碳,存在有氧气降解快、吸收速率低、再生能耗高等一系列问题,效率不是很高,而张永春教授研制出的这种复合溶剂,其吸收二氧化碳量是MEA溶剂的两倍,并且具有不降解、吸收快、耗能低的特点。无论是功效还是成本都比别人家的强上好多。为此他的“回收混合气体中二氧化碳的复合脱碳溶液”获国家发明专利授权。 在胜利油田,采用这种复合溶剂成功替换原来的MEA溶剂,使得水电汽消耗成本由552.3 元/吨CO2降低为283.2元/吨CO2,取得很好的经济效益。最打动权威专家的是,张永春教授为辽河油田研制的回收烟道气CO2注井装置,具有高效、节能、低腐蚀的特点,仅辽河油田现有锅炉184台,利用排放的烟道气回收CO2 和N2进行驱油,可以增产原油23.6%,增加原油产值40亿元。受此成果吸引,新疆生产建设兵团诚邀张永春教授“出山”,要在克拉玛依油田大力推广CO2捕集注井技术。 现在张教授已经在新疆乌鲁木齐电厂筹建了烟道气二氧化碳捕集与提纯装置,这是为油田大面积普及技术做的铺垫。在开发低浓度二氧化碳捕集技术的同时,张教授团队还开发成功多种硫化物保碳脱硫技术,申报了两个发明专利。张永春教授以其“口碑相传”的社会声誉,证明了他研发技术的先进性。 四、挺进国际 在2011年9月教育部组织的科技成果技术鉴定会上,张永春教授的“回收工业废气二氧化碳综合工业化技术”被鉴定为:“整体技术达到国际领先水平”。“投资少、应用广”、“技术精制”“造福企业”,这些来自用户厂家的中肯评价说明他的成果实至名归。随着张永春教授的研发成果得到广泛认可,国际权威科研机构和国际大公司开始关注张永春教授。 世界上最大官方重大科技合作计划即欧盟第七框架计划项目,关于“二氧化碳捕集与封存”技术寻找合作伙伴,经过欧盟专家到中国考察,在七家单位中最后选择了张永春教授。这一项目中,共有英国、法国、挪威、希腊、中国五个国家参与,张永春教授承担的工作内容,是在辽河油田CO2注井赶油过程中,做二氧化碳高压管道输送安全性能实验。这是世界上首个二氧化碳模拟实验。 从2010年开始的三年时间里,张教授带领陈绍云博士等课题组人员经过精心设计和施工,先后做了四次不同条件下大规模喷放实验,这些高技术、高标准、高要求的实验项目,获得的结果和数据都得到了参与国全体专家的一致认同和好评。有鉴于此,欧盟官员一致同意,张永春教授的团队继续参加欧盟合作项目第二期实验任务中来,是我国被吸纳的唯一一个科研团队。 去年阿联酋迪拜Utico公司准备在迪拜建发电厂,需要配套烟道气二氧化碳回收装置,他们考察了美国、加拿大和欧洲的多家技术,后来慕名来到嘉兴现场考察张永春教授的CO2装置,最终在去年的10月3日,在迪拜与Utico公司签约,筹建50万吨/年发电厂烟道气回收二氧化碳装置,这是世界上最大的二氧化碳回收装置。随后约旦、伊拉克等国家的专家在会上表达了同样的要求:待迪拜项目建成后,他们国内的公司也要建同类装置。这一项目的签约,奠定了张永春教授的研发技术向国际市场拓进的基础。 “把工业生产的二氧化碳收集并运用到各个应用领域,这是这项技术造福人类之处。” 30年不懈求索、辛苦打拼,执着前行,这应该是张永春教授的情结所在。



         

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