博士生王小雨的论文“Process design and exergy cost analysis of a chemical looping ammonia generation system using AlN/Al₂O₃ as a nitrogen carrier (2021, 230: 120767)”被国际能源领域知名期刊Energy（IF: 6.082）接收发表。王小雨和苏明泽为共同第一作者，赵海波教授为通讯作者。

化学链制氨（CLAG）是一种特殊的化学链系统，它利用氮载体在两个反应器之间循环传递晶格氮实现N₂的固定和NH₃的生成。化学链制氨工艺可以有效避免传统Haber-Bosh制氨工艺中的高压条件，因而可以实现低能耗、高收率制氨。本工作对使用AlN/Al₂O₃为载体的CLAG系统进行了热力学分析，在国际上尚属首次。在文中，我们首先建立了以AlN/Al₂O₃为载体的年生产能力为30万吨的CLAG系统模型，并研究了关键操作参数对系统性能的影响。结果表明，系统最佳运行工况为：固氮反应器温度1700℃、空气进口流量2227 kmol/h、水解反应器温度1000^oC、水蒸气进口流速20000 kmol/h。随后对系统进行了㶲分析，详细研究了系统中㶲损失的分布。结果表明，最大的外部㶲损失位于水解反应器，占燃料㶲的11.08%；最大内部㶲损失存在于固氮反应器内，占燃料㶲的5.15%。如果系统以NH₃作为唯一产品，系统的㶲效率为26.45%，但如果将高纯O₂和合成气（H2和CO）也作为系统的产品，该系统的㶲效率可达68.45%。最后，通过对系统进行㶲成本分析发现：系统最大的单位㶲成本位于空分装置内；换热器的单位㶲成本一般大于其它组件，这主要是由于换热器的燃料㶲成本较高和相变能耗较大导致的。

本工作得到了国家重点研发计划（2018YFB0605403）和国家自然科学基金（52025063）的资助。

图1 CLAG系统示意图

图2 CLAG系统的输入㶲分布图

图3 CLAG系统的㶲成本形成图

文章完整信息：

Xiaoyu Wang, Mingze Su, Haibo Zhao*

Process design and exergy cost analysis of the chemical looping ammonia generation system using AlN/Al2O₃ as nitrogen carrier, Energy, 2021, 230: 120767

DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.120767

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