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2018年度省科技奖励项目公示(煤气干法一体化脱硫铁基脱硫剂的脱硫机理和动力学)


 

根据《关于2018年度辽宁省科学技术奖提名工作的通知》(辽科奖办发2018 2 )的规定,现将辽宁科技大学拟提名参加2018年度辽宁省科技奖励评审的1个项目予以公示。

自即日起7日内,任何单位或个人对公示项目的创新性、先进性、实用性及推荐材料的真实性和项目主要完成人、主要完成单位及排序持有异议的,可以书面形式向辽宁科技大学提出,并提供必要的证明材料。为便于核实查证,确保实事求是、客观公正地处理异议,提出异议的单位或者个人应当表明真实身份,并提供联系方式。凡匿名异议和超出期限的异议,不予受理。

特此公示。

联系单位:辽宁科技大学

通讯地址:辽宁省鞍山市铁东区千山中路185

联系电话:0412-5928161

附件:辽宁科技大学拟提名的2018年度省科技奖励项目

                                辽宁科技大学

2018年5月22

                            

 

附件:

辽宁科技大学拟提名的2018年度省科技奖励项目

 

自然科学奖公示样本:

项目名称

煤气干法一体化脱硫铁基脱硫剂的脱硫机理和动力学

提名者

辽宁科技大学

提名意见

该项目第一完成人是我校化学工程与技术学科带头人和我校首批领军人才、辽宁省首批特聘教授,长期从事洁净煤技术的基础与应用技术的研究。该研究团队在国家自然科学基金、博士点基金和国际合作项目等资助下,对煤气干法一体化脱硫铁基脱硫剂的脱硫化学反应机理和动力学进行了系统深入的研究,取得了一系列重要的创新性理论成果,发表了10余篇高水平学术论文并获批多项国家专利,形成了具有原创性的煤气干法一体化脱硫的理论。该理论成果对煤气干法净化技术的研发提供理论支撑,具有重要的理论意义。

项目简介

本项目在国家自然科学基金、教育部博士点基金和国际合作项目的资助下,通过利用自制的煤气干法脱硫实验装置,结合多种先进分析仪器,利用自主研发的铁基多元脱硫剂对高温煤气和焦炉煤气的无机硫和有机硫进行一体化脱除,对一体化脱硫过程中的硫化机理和动力学进行了系统和富有创新性的研究,取得了较系统的煤气一体化脱硫理论,在此基础上形成了煤气干法一体化脱硫净化的创新技术路线和创新性理论成果。

高温煤气脱硫是煤气化多联产系统的重要配套技术之一。而焦炉煤气是焦炭生产过程中煤炭高温干馏的气体副产品,其产量仅次于焦炭产品。深度脱除煤气中硫化氢、羰基硫和氮氧化物前驱体等污染物,对减少大气污染排放、加强环境保护、减轻设备腐蚀等均具有重要的意义。本项目通过深入系统的实验和分析,利用自主研发的铁基脱硫剂系列产品进行煤气的一体化脱硫,建立了铁基纳米金属氧化物脱硫剂一体化脱硫过程中活性组分与其脱硫能力的定量关联,获得了铁基脱硫剂具有最高脱硫活性的技术参数;研究了煤气脱硫过程中脱硫剂物理化学结构的变化及其对高温煤气和焦炉煤气中H2SCOS脱除的影响机制;利用不同仪器系统研究了脱硫剂脱硫前后活性组分结构的变化规律,利用自制煤气脱硫实验装置,对褐煤半焦负载铁基纳米金属氧化物脱硫剂煤气脱硫动力学进行了定量研究,得出脱硫剂脱硫的表观活化能。通过对煤气脱硫过程的系统深入研究,实现了铁基脱硫剂对煤气的一体化净化,并建立了褐煤半焦负载铁基脱硫剂中活性组分与硫容的定量关系,根据脱硫剂脱硫性能对煤气一体化脱硫过程中活性组分的存在形式进行了系统研究,明晰了脱硫剂中活性组分的构成对脱硫剂脱硫性能影响的规律和反应机制。首次从实验和理论上分析以褐煤半焦为载体的铁基脱硫剂在硫化过程中硫化氢和羰基硫之间的关联和机理,为高温煤气和焦炉煤气的脱硫一体化技术研发奠定了理论基础。

本项目在形成了煤气一体化脱硫的基础理论的基础上,取得了一系列具有自主知识产权的创新性学术成果,其中包括3项国家发明专利和20余篇期刊学术论文。其中2010年在国际期刊《Fuel》(SCI影响因子为4.601)上发表的学术论文“Removal of sulfur at high temperatures using iron-based sorbents supported on fine coal ash”引用次数已达46次。发表在TOP期刊《Chemical Engineering Journal》(SCI影响因子为6.216)的学术论文被引次数达19次。多篇学术论文的引用次数超过10次。本项目研发的煤气一体化干法脱硫技术如能应用到焦化行业,则可简化焦炉煤气的净化系统,实现焦化行业可持续发展。目前,已与多家企业进行了洽谈,具有良好的推广应用前景。

本项目实施过程中,培养了2名博士研究生和11名硕士研究生,形成了稳定的科研方向和研究团队,对辽宁科技大学化学工程与技术一流学科的发展形成了有力的支撑。形成的多项学术成果具有很高的科学理论水平,带动了辽宁科技大学煤化工特色学科方向的发展。

客观评价

本项目于2010年在《Fuel》上发表的题为“Removal of sulfur at high temperatures using iron-based sorbents supported on fine coal ash”的研究性论文,被引次数为46次(Web of Science)。该篇论文多次被Applied Catalysis B-Environmental (IF:9.446)Chemical Engineering Journal (IF:6.216)Environmental Science & Technology (IF:6.198)Fuel (IF:4.601)Energy Conversion and Management (IF:5.589)Fuel Processing Technology (IF:3.752) 等高水平 SCI 期刊论文引用。这说明本项目在煤气脱硫方面的工作所形成的系统理论具有一定的先进性,在较大范围内已被同行认可。

在化学工程领域TOP期刊Chemical Engineering Journal (影响因子6.216) 期刊 2016 8发表的论文“High performance of Fe nanoparticles/carbon aerogel sorbents for H2S Removal, Tian, Huan; Wu, Jiang; Zhang, et al”引用了本项目发表的2篇关于铁基脱硫剂高温煤气脱硫性能及活性组分化学结构的变化关系的论文。该论文认同本项目发表的论文的主要观点,包括铁基脱硫剂显示出较强的脱硫稳定性及脱硫性能[20] W Xie, L Chang, D Wang, K Xie, T Wall, J Yu, Removal of sulfur at high temperatures using iron-based sorbents supported on fine coal ash. Fuel. 89 (2010) 868–873.”铁基纳米颗粒活性组分有较高的脱硫活性,同时,在本项目脱硫剂脱硫性能部分实验结果分析的基础上进一步深入分析得出金属纳米铁也具有较高的脱硫活性[34] J L. Yu, F K. Yin, et al, Sulfur removal property of activated-char-supported Fe-Mo sorbents for integrated cleaning of hot coal gases. Fuel. 108 (2013) 91-98.”

能源领域TOP期刊Fuel Processing Technology(影响因子3.752)于2016年发表的论文“Effect of microwave irradiation on the preparation of iron oxide/arenaceous clay sorbent for hot coal gas desulfurization, Feng, Y ; Hu, TQ; Wu, MM; Ju, SG; Fan, HL; Mi, J”引用了本项目组发表的2篇关于煤气脱硫性能的相关论文。其中认同高温煤气中含硫气体主要为硫化氢和羰基硫[2] J L. Yu, F K. Yin, et al, Sulfur removal property of  activated-char-supported Fe-Mo sorbents for integrated cleaning of hot coal gases. Fuel. 108 (2013) 91-98.”,并且铁基脱硫剂具有原料来源广泛,廉价易得等优点[8] W Xie, L Chang, D Wang, K Xie, T Wall, J Yu, Removal of sulfur at high temperatures using iron-based sorbents supported on fine coal ash. Fuel. 89 (2010) 868–873.”的观点;同时该课题组发表在能源领域TOP期刊Fuel(影响因子4.601)上的论文“Insights to the microwave effect in the preparation of sorbent for H2S removal: Desulfurization kinetics and characterization, Yu Feng, Yang Li, et al”认可本项目组提出的氧化铁脱硫剂不仅廉价易得而且具有较高的脱硫活性[10] Yin F, Yu J, Dou J, et al. Sulfidation of iron-based sorbents supported on activated chars during the desulfurization of coke oven gases: effects of Mo and Ce addition. Energy & Fuels 2014;28:2481-2489.”的观点。

能源领域TOP期刊Journal of Industrial and Engineering Chemistry(影响因子5.589)于2016年发表的学术论文“CuCl2 promoted low-gold-content Au/C catalyst for acetylene hydrochlorination prepared by ultrasonic-assisted impregnation, Yanfei Du, Ruisheng Hu, Yun Jia, Qihua Zhou, Wanwan Meng, Jun Yang”引用了本项目组关于铁基脱硫剂焦炉煤气脱硫方面的1篇论文,认同利用超声波辅助浸渍技术能够提高载体表面活性组分的分散性[31] J. Dou, J. Yu, A. Tahmasebi, F. Yin, S. Gupta, X. Li, J. Lucas, C. Na, T. Wall, Fuel Process.Technol. 135 (2015) 187-194.”的观点,并参考借鉴了本项目超声波辅助浸渍铁基纳米金属氧化物活性组分的一些数据。

本项目组发表在《Chemical Engineering Journal》(SCI影响因子6.216)上的研究论文“Effects of addition of Mo on the sulfidation properties of Fe-based sorbents supported on fly ash during hot coal gas desulfurization Chem. Eng. J. 166 (2011) 362–367” 总引用次数为19次。其中被该期刊发表于2015年的论文“High-temperature desulfurization of hot coal gas on Mo modified Mn/KIT-1 sorbents, Z.F. Zhang, B.S. Liu, F. Wang, S. Zheng”引用,认为本课题组提出的高温条件下煤气脱硫具有较高效率并且具有必要性[16] D. Wang, J. Yua, L. Chang, D. Wang, Effects of addition of Mo on the sulfidation properties of Fe-based sorbents supported on fly ash during hot coal gas desulfurization, Chem. Eng. J. 166 (2011) 362–367.”同时提出的活性组分Mo具有较高的脱硫活性[13]

本项目组于2015年发表在化工领域期刊Korean Journal of Chemical Engineering影响因子2.007的论文“Desulfurization of coke oven gas using char-supported Fe-Zn-Mo catalysts: Mechanisms and thermodynamics”得到该期刊编辑的高度认可该篇论文及另外2篇相关文章还被化学领域的TOP期刊“Physical Chemistry Chemical Physics”影响因子4.1232016年发表的论文“Effects of CO and CO2 on the desulfurization of H2S using a ZnO sorbent: a density functional theory study, Ling, LX; Zhao, ZB; Wang, BJ; Fan, MH; Zhang, RG”引用支持本课题组提出的褐煤半焦负载铁基脱硫剂一体化脱除H2SCOS [16]的观点。说明本项目组在煤气一体化脱硫方面的工作受到国际同行的高度关注。

能源领域 TOP 期刊“Applied Catalysis B-Environmental”(影响因子9.446)于 2015 年发表的论文“High capacity Mn-Fe-Mo/FSM-16 sorbents in hot coal gas desulfurization and mechanism of elemental sulfur formation Xia, Hong; Liu, Bingsi; Li, Qian; Huang, Zhaobiao; Cheung, Cheung, Allan Shi-Chung”引用了项目组关于飞灰负载铁基金属氧化物脱硫方面的1篇论文,认为本项目提出的粉煤灰负载铁基纳米金属氧化物脱硫剂用于高温煤气脱硫具有广阔的应用前景。

本项目组研发的铁基纳米脱硫剂脱硫一体化技术已获批三项国家发明专利:

  1. 余江龙,常丽萍,张志强,谢巍,谢克昌;一种半焦高温煤气脱硫剂及其应用,中国发明专利,ZL200710010608.2
  2. 余江龙,谢巍,常丽萍,谢克昌,王德海;以粉煤灰为载体的高温煤气脱硫剂,中国发明专利,ZL200710158238.7
  3. 余江龙,常丽萍,王冬梅,尹丰魁,杨利,谢克昌;一种适用于煤基气体的一体化中高温煤气净化方法与设备,发明专利;ZL201010205327.4

代表性论文专著目录(不超过8篇)

序号

论文专著

名称/刊名

/作者

影响因子

年卷页码

xxxx

xx页)

发表时间(年月 日)

通讯作者(含共同)

第一作者(含共同)

国内作者

SCI

他引次数

他引总次数

论文署名单位是否包含国外单位

1

Removal of sulfur

at high

temperatures using

iron-based

sorbents supported

on fine coal ash

4.6

01

2010,89,4

,868-873

2010-

04-01

余江

谢巍

常丽萍,王

德海,谢克

39

39

2

Effects of addition

of Mo on the

sulfidation

properties of

Fe-based sorbents

supported on fly

ash during hot coal

gas

desulfurization

6.2

16

2011,166,

1,362-367

2011-

01-01

余江

王德

常丽萍,王

冬梅

14

13

3

Sulfur removal

property of

activated-char-sup

ported Fe–Mo

sorbents for

integrated

cleaning of hot

coal gases

4.6

01

2013

108,91-98

2013-

06-01

余江

余江

尹丰魁,王

绍艳,常丽

15

15

4

Correlation of H2S

and COS in the hot

coal gas stream and

its importancefor

high temperature

desulfurization

2.0

07

2011,28

4,1054-10

57

2011-

04-01

余江

余江

常丽萍,谢

巍,王德海

4

4

5

Comparison of

desulfurization

characteristics of lignite

char-supported Fe

and Fe–Mo sorbents

for hot gas

cleaning

3.7

52

2014

117,17-22

2014-

01-01

余江

尹丰

王绍艳,王

冬梅,窦金

9

9

6

Sulfidation of

Iron-Based

Sorbents Supported

on Activated Chars

during the

Desulfurization of

Coke Oven Gases:

Effects of Mo and Ce

Addition

3.0

91

2014,28,4

,2481-248

9

2014-

04-01

余江

尹丰

窦金孝

6

6

7

Ultrasonic-assiste

d preparation of

highly reactive Fe

–Zn sorbents

supported on

activated-char for

desulfurization of

COG

3.7

52

2015,37,2

1,2360-23

66

2015-

07-01

余江

窦金

尹丰魁,李

先春,那川

2

2

8

半焦负载铁基脱硫剂

及其焦炉煤气脱硫特

 

2015,38,3

49-54

2015-

07-01

余江

窦金

李先春,尹

丰魁,佟哲

0

6

完成人情况

1、余江龙,第一完成人,辽宁科技大学化学工程学院教授、博导、辽宁先进煤焦化省重点实验室主任、辽宁科技大学清洁能源与燃料化学研究所所长。负责项目的整体设计和协调工作,进行项目可行性研究、确定计划、分工协调,推进和协调项目的开展。提出了煤气干法脱除有机和无机硫一体化的理论;提出了利用褐煤半焦作为载体担载纳米铁基多元氧化物脱硫的技术方案和机理;提出了高温煤气一体化净化的技术路线;提出了高温煤气和焦炉煤气从高温到低温脱硫的基本机制;通过项目对年青老师进行培养。是相关主要论文的通讯作者,第一作者论文2篇,专利3项。

2、窦金孝,第二完成人,辽宁科技大学化学工程学院讲师。负责本项目中利用褐煤半焦负载铁基金属氧化物焦炉煤气脱硫的研究,明确了脱硫剂脱除焦炉煤气中硫化氢和羰基硫的机理和反应路径;参与了自然科学基金等相关项目的实验研究工作。发表SCI期刊论文3篇。

3、尹丰魁,第三完成人,辽宁科技大学化学工程学院讲师。负责本项目中高温煤气脱硫实验和技术参数设计与优化;发现了褐煤半焦负载铁基纳米金属氧化物化学结构变化与硫化性能的定量关联;参与焦炉煤气干法净化的部分实验研究。发表SCI期刊学术论文2篇,参与多项发明专利的撰写。

完成人合作关系说明

本项目的第一完成人为余江龙教授,第二完成人为窦金孝博士,第三完成人为尹丰魁博士。项目第一完成人余江龙教授为第二完成人窦金孝的硕士及博士研究生论文指导教师,为第三完成人尹丰魁的硕士研究生指导教师。

第二完成人窦金孝博士毕业后、第三完成人尹丰魁硕士毕业后均分别留校工作,在余江龙教授的直接指导下从事科研工作,共同承担多项科研课题,三人共同发表14篇学校论文,共同申报3项专利。

第二完成人窦金孝博士目前是余江龙教授课题组的主要科研骨干。近年来双方在前期合作的基础上,合作承担了更多的科研项目,合作领域已从煤气净化拓展到了工业烟气净化技术研发。

第三完成人尹丰魁硕士毕业留校工作后,于2013年由余江龙教授课题组选派到澳大利亚攻读博士学位,目前在澳大利亚纽卡斯尔大学从事博士后研究。但其在澳大利亚攻读博士期间仍与余江龙教授保持紧密的合作关系,继续共同发表学术论文多篇。

第二完成人窦金孝和第三完成人尹丰魁之间也一直保持紧密的合作关系,共同发表学术论文多篇。2016年双方还共同承担国家自然基金青年基金项目1项。

总之,本项目的三位完成人具有紧密的长期合作关系,从而保证了本项目的顺利完成。

 

知情同意证明