圍繞裝備解決催化加氫過程中的問題 推動化工行業(yè)綠色發(fā)展
————訪南京工業(yè)大學(xué) 梅華教授
【化工儀器網(wǎng) 人物訪談】為推廣先進(jìn)的催化新技術(shù)成果的應(yīng)用，探討最新催化技術(shù)及催化劑的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用等技術(shù)，促進(jìn)業(yè)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)交流和分享，2021年3月19日由江蘇省化學(xué)化工學(xué)會、北京中科安化工業(yè)技術(shù)中心和南京師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院共同舉辦的第二屆全國催化加氫工藝及催化劑技術(shù)開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用交流研討會在南京順利舉辦。會議期間，眾多行業(yè)專家齊聚一堂，共話催化加氫技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用難點(diǎn)、熱點(diǎn)和方向。 
為加深對催化加氫技術(shù)的了解，會議間隙，化工儀器網(wǎng)采訪了與會嘉賓南京工業(yè)大學(xué)梅華教授。
梅華教授接受化工儀器網(wǎng)采訪
注重產(chǎn)學(xué)研結(jié)合 從實(shí)際需求出發(fā)開啟科研攻關(guān)
現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的巨大成就與催化劑的使用緊密相連，約90%以上的化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品需要借助于催化過程。其中，催化加氫技術(shù)是醫(yī)藥、精細(xì)化工和其他有機(jī)合成中的核心技術(shù)，對相關(guān)行業(yè)的發(fā)展起到了較大的推動作用。
梅華教授介紹到：“催化加氫是一種過程和工藝，我們主要做的是研制一套催化加氫的反應(yīng)系統(tǒng)，用于加氫、氧化和解決傳熱、傳質(zhì)等問題。”
以“集基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、過程開發(fā)以及工程技術(shù)推廣應(yīng)用為一體，產(chǎn)學(xué)研用快速結(jié)合”為研究理念，梅華教授的科研團(tuán)隊(duì)追求以企業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn)，在滿足經(jīng)濟(jì)可行性和技術(shù)可行性的基礎(chǔ)上，為企業(yè)提供從實(shí)驗(yàn)室開發(fā)到工業(yè)化大生產(chǎn)的全流程服務(wù)，開展工藝包設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)等工作。
做節(jié)能減排專家 力求推動化工行業(yè)綠色發(fā)展
近些年，在綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展以及創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展等戰(zhàn)略的推動下，我國各行各業(yè)都開始追求高效、綠色、安全發(fā)展。作為“污染大戶”，加強(qiáng)化工行業(yè)節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)，促進(jìn)高效、綠色、安全可持續(xù)性發(fā)展不僅是行業(yè)發(fā)展需求，也是推動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)文明建設(shè)的必然。催化劑技術(shù)作為化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域最為核心的技術(shù)之一，不僅可以有效促進(jìn)節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)，還能起到縮短反應(yīng)時(shí)間、提高原料利用率和產(chǎn)物收率的作用。
此外，催化劑技術(shù)也是我國化學(xué)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的核心內(nèi)容，圍繞催化劑技術(shù)的探究和科研，對化工行業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。
梅華教授深耕化工領(lǐng)域多年，專注于加氫催化劑、加氫工藝集成技術(shù)研究，對催化加氫工藝有著十分深刻的了解和認(rèn)識。在研究過程中，梅華教授始終將減少化工行業(yè)污染作為科研攻關(guān)的重點(diǎn)，希望重點(diǎn)針對化工行業(yè)污染問題提出解決辦法，力爭向環(huán)保項(xiàng)目要效益。梅華教授表示：“節(jié)能減排是當(dāng)前社會發(fā)展的重要內(nèi)容，我們希望能開發(fā)綠色化工工藝過程，用化工的方法解決環(huán)境污染問題。”
甲醇制氫新技術(shù)效益可觀 對催化加氫的影響
氫氣是化工生產(chǎn)中加氫反應(yīng)的必要?dú)庠?，工業(yè)上制氫方法主要有烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法、電解水法。但是這兩種制氫方法都各有不足：烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法能耗及單位氫氣的生產(chǎn)成本較低，但更適合用于氫氣用量大、規(guī)模裝置大的場合；電解水方法裝置規(guī)模小，適用于氫氣用量較小的場合，但能耗及氫氣的生產(chǎn)成本較高。
可以看出，烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法、電解水法都不適合中等規(guī)模氫氣用量的場合，因此人們一直致力于尋求新的制氫原料。隨著甲醇合成技術(shù)的發(fā)展，利用甲醇水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫成為可能。甲醇水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫有裝置規(guī)模小、氫氣生產(chǎn)成本低、原料來源穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適用于部分精細(xì)化化工廠。
梅華教授所帶領(lǐng)的課題組不懈努力，開發(fā)了一種新型節(jié)能型工藝：高效回收甲醇制氫新技術(shù)(專利名稱：一種甲醇水蒸氣重整制氫用銅鋅催化劑的還原方法 專利號:ZL201110327063.4)。高效回收甲醇制技術(shù)以甲醇、脫鹽水為主要原料，在一定的溫度、壓力條件下混合物料通過特種催化劑，甲醇發(fā)生裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成主要含氫氣和二氧化碳的轉(zhuǎn)化氣，該轉(zhuǎn)化氣再經(jīng)變壓吸附技術(shù)提純得到需要純度的產(chǎn)品氫氣。
據(jù)梅華教授介紹，該技術(shù)研制的甲醇催化劑單程轉(zhuǎn)化率>99%，性能經(jīng)實(shí)驗(yàn)室評價(jià)為國內(nèi)領(lǐng)先水平，并且已經(jīng)成功應(yīng)用于工業(yè)裝置中，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。此外，該技術(shù)生產(chǎn)過程能耗低，環(huán)境友好，配合南京工業(yè)大學(xué)吸附技術(shù)研究所研發(fā)的CO高效吸附劑，可以使產(chǎn)出的氫氣純度達(dá)到99.99%以上，且氫氣回收率高。
梅華教授指出，高回收率甲醇制氫新技術(shù)是獲得氫的工藝，與催化加氫是系統(tǒng)反應(yīng)的前后關(guān)系。高回收率甲醇制氫新技術(shù)為穩(wěn)定、持續(xù)供應(yīng)氫氣提供了保障。
圍繞反應(yīng)系統(tǒng)裝備 解決催化加氫過程中的問題
在催化加氫工藝發(fā)展的過程中，催化加氫反應(yīng)系統(tǒng)裝備發(fā)揮著不可忽視的作用。舉例來說，傳統(tǒng)的加氫反應(yīng)過程通常采用高壓加氫釜，不僅操作繁瑣、過程危險(xiǎn)性高，且收率低。此時(shí)，就需要發(fā)開一種更為安全、高效的連續(xù)化加氫工藝。
梅華教授始終認(rèn)為，科研工作者應(yīng)該不斷開發(fā)先進(jìn)設(shè)備，讓設(shè)備適應(yīng)工藝，而非讓工藝適應(yīng)設(shè)備。如此，催化加氫反應(yīng)設(shè)備能提升催化加氫技術(shù)，而催化加氫技術(shù)的發(fā)展又對設(shè)備提出更高的要求，從而促進(jìn)設(shè)備進(jìn)一步發(fā)展。
在談到未來研究傾向時(shí)，梅華教授也表明，將繼續(xù)加強(qiáng)催化加氫反應(yīng)系統(tǒng)裝備的研究和開發(fā)，力求圍繞裝備解決催化加氫過程中的問題，如加氫、氧化和解決傳熱、傳質(zhì)等。“重點(diǎn)是要從化工源頭，也就是整個(gè)裝備上來保障本質(zhì)安全，進(jìn)而促進(jìn)催化加氫的產(chǎn)業(yè)化道路。”梅華教授如此說道。
后記：在采訪中，梅華教授還分享了多個(gè)案例。從中可以看出，梅華教授一直十分注重將科研植根于市場需求。“窮理以致其知，反躬以踐其實(shí)”，科研不僅是追求知識和真理的手段，同時(shí)也是服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和廣大人民群眾的手段，梅華教授不做“無根”之研究，堅(jiān)持把論文寫在“大地上”，堅(jiān)持將科技成果應(yīng)用在生產(chǎn)中，值得廣大科研工作者學(xué)習(xí)！
人物介紹：
梅華教授，南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院工學(xué)博士，碩士生導(dǎo)師，也是催化與分離研究所研究員。梅華教授主要從事綠色化工工藝、吸附分離技術(shù)、高效加氫催化劑開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用研究，2011年入選南京“321計(jì)劃”重點(diǎn)培養(yǎng)的科技創(chuàng)業(yè)家，2014年被評為南京市“紫金科技創(chuàng)業(yè)系列人物”，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文60多篇。申請發(fā)明專利近20項(xiàng)。
梅華教授帶領(lǐng)的課題組參加并主持了包括國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家973項(xiàng)目等重大科研項(xiàng)目，其中“石油液化氣固體堿脫硫醇催化劑的工業(yè)制備技術(shù)研究”被列入江蘇省高技術(shù)重點(diǎn)項(xiàng)目，獲江蘇省科技廳項(xiàng)目資金資助。梅華教授主持和參加多項(xiàng)省部級科研項(xiàng)目及企業(yè)委托科研開發(fā)項(xiàng)目，科研經(jīng)費(fèi)累計(jì)超千萬元。
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