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祝贺博士生王小雨在Energy上发表论文


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EnergyIF: 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1000oC、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(H2CO)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。


1 CLAG系统示意图


2 CLAG系统的输入㶲分布图


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

全文免费下载链接:https://authors.elsevier.com/c/1d3B-_8CgJ1PmN


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