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郑州大学化学、化工及能源类科技成果介绍


发布时间:2015-06-15 16:41 发布人:admin 信息来源:未知
1、纤维乙醇生产关键技术及装置
项目简介:
    纤维乙醇作为新兴的生物质能源,没有成型的生产工艺,需要自主创新。
本项目为国家“十一五”科技支撑计划课题,以秸秆、麦草等农业废弃物为原料来发酵生产乙醇,通过开发新的工艺方法,大大降低纤维乙醇的生产成本。现有秸秆乙醇生产中,美国采用清液发酵的方法,但这种方法在进行渣液分离时,会造成大约30%的糖分损失,因此本项目采用带渣发酵的方法,利用带木质素的糖液进入发酵单元发酵乙醇,通过糖化工艺和糖化设备的结构改进,开发出新型的糖化设备。针对发酵抑制弊端,研制开发解除产物反馈抑制的发酵工艺和设备;针对乙醇分离脱水设备容易堵塞、能耗高的不足,研制开发出不易堵塞的浓缩设备和新型吸附脱水工艺和设备;针对酒糟含水量大,不易干燥、容易失火的特点,研发出过热蒸汽节能干燥技术。
现已在河南天冠企业集团建成年产1万吨纤维乙醇生产装置,2011年被国家发改委认定为是目前国际上唯一一个成功打通纤维乙醇产业化的流程,是我国纤维乙醇领域的领头羊,该套装置已成为我国纤维乙醇方面对外交流的窗口,使我国跃居第二代生物燃料研发的国际领先地位,为生物能源大规模替代一次性石油资源奠定了坚实基础。
市场预测:
纤维质资源是地球上现存最大量的生物质资源,在我国,每年仅小麦、玉米的农作物秸秆就高达7.2亿吨(折干),其中多数被白白烧掉或废弃,造成资源浪费,且污染环境。如果实现从粮食酒精到秸杆纤维发酵酒精的转变,即使利用其中的50%,则可以生产5000万吨以上的乙醇,市场前景广阔。  
知识产权情况:已授权的发明专利2项,实用新型专利6项
项目获奖情况:干燥子项目获河南省科技进步三等奖
               脱水子项目获郑州市科技进步二等奖 
合作方式:技术转让或技术入股
联系人:方书起 教授                   电子邮箱:fangsq@zzu.edu.cn
联系电话:0371-67780093/63887311
通讯地址:河南省郑州市国家高新区科学大道100号  邮政编码:450001
 
 
2、高效自支撑换热装备
项目简介:
高效自支撑换热装备首次系统地研究了“纵流式换热器”的流体力学、传热性能及强化机理,从理论上为新型“纵流式换热器”技术的发展与工程应用奠定坚实基础。课题均通过省部级鉴定。专家认为,成果基础理论研究扎实,结构新颖、国内首创,在理论研究与工程应用方面均处于国内领先地位,其主要技术指标达到国际先进水平,具有高效、节能特点。该系列产品具有管程和壳程双效强化换热效果,且其节点接触式的自支撑方式省去了折流板或折流杆等高流阻结构,因而压降小,传热效率更高,不易结垢,无震动,更节能。研究成果系列产品与管壳式换热器相比较,结构紧凑,重量轻,成本低、运行可靠,可节省钢材40%,传热效率提高46%,阻力降减少30%,并有效防止了因流体诱导振动而引起的断裂、泄漏等故障,使设备寿命延长2~4倍。

该成果获国家科技进步二等奖。新产品获中国专利。
市场预测:换热器是一种实现物料间热量传递的节能设备,在石油、化工、冶金、电力、轻工、食品及日常生活中广泛应用。其中板式换热器和管壳式换热器的使用占绝大多数。高效节能的换热装备具有非常广阔的市场前景。
项目获奖情况:国家科技进步二等奖
合作方式:技术转让
联系人:王定标        
联系电话:18603713950
通讯地址:郑州市科学大道100号郑州大学化工与能源学院
邮政编码:450001
电子邮箱:wangdbxs@163.com
 
3、工业余热梯级利用技术及装备
 项目简介:
工业余热梯级利用技术提出工业系统物质流、能量流结构的描述技术,以用能优化为目标,针对化工、石油、电力等行业企业各工段能量系统进行用能诊断、仿真和优化,找出用能“瓶颈”,提出可行和有效的能量系统改造方案,进行用能匹配优化和梯级利用,开发系列高效化装备回收工业高、中、低温余热用于工艺流程。降低企业的原料和能量消耗,降低生产成本。研究成果技术达到国内领先水平,装备具有节能高效特点,可获得显著的经济和社会效益。
市场预测:在石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等行业中存在大量余热资源浪费。工艺和装备用能评价、用能诊断技术以及高效装备开发是核心关键。本研究成果不仅对企业的工艺用能进行诊断和评价,提出切实可行的能量系统优化方案,而且针对高中低温余热资源开发出系列余热回收利用装备。研究成果的应用,可为我国的节能减排事业做出巨大贡献,研究成果具有非常广阔的市场前景。
合作方式:技术服务、技术转让、合同能源管理
联系人:王定标       
联系电话:18603713950  电子邮箱:wangdbxs@163.com
通讯地址:郑州市科学大道100号郑州大学化工与能源学院
邮政编码:450001    
 
 
4、中小型中低温余热吸附制冷系统
成果简介:
内燃机所消耗的燃油中有60%以上被以各种废热的形式白白排放,其中尾气带走的热量占总油耗的30%以上。本成果旨在利用柴油发动机排放的废热驱动吸附制冷系统。
其成果提供的中低温余热驱动的新型吸附制冷系统,主要包括热源系统、风机冷却系统、风道切换阀、吸附制冷单元等,其原理如下图所示。该系统以内燃机尾气为驱动热源,可广泛的应用到车船系统及热电冷三联产系统。还可应用于渔船制冰、工程车辆制冷、车载制冰机、车船冷藏用冷等。具有显著节能和环保效益。
应用前景:
该系统以内燃机尾气为驱动热源,可广泛的应用到车船系统及热电冷三联产系统。当用于热电冷三联产系统时,可在不增加燃油消耗的情况下,输出冷量;当应用于车辆和船舶中时,与现有车船用制冷系统相比,除了因系统重量增加引起的少量燃油消耗增加,可完全消除用于驱动机械压缩式制冷机而产生的燃油消耗。从而一方面达到节能减排的目的,另一方面也因降低燃油消耗而使用户的使用成本得到降低。该系统可应用于渔船制冰、工程车辆制冷、车载制冰机、车船冷藏用冷等。
项目知识产权状况:该技术及装置已获2项国家发明专利
专利号:ZL 2009 1 0064660.5;ZL200910064661.X 
 
合作方式:技术转让或技术入股
联系人:   孟祥睿   联系电话:13803821693   电子邮箱:mengxr@zzu.edu.cn
           魏新利   联系电话:13592485516  电子邮箱:xlwei@zzu.edu.cn
通信地址:郑州市科学大道100号 郑州大学化工与能源学院   邮编:450001
 
 
5、链板式纤维烘燥机湿热废气余热回收利用技术与装置
成果简介:
在纺织工业使用链板式纤维烘燥机工作过程中,不仅排放大量的湿热蒸汽,而且还出现干燥不均匀等情况,造成能源浪费、温室气体排放以及环境污染。国内对干燥设备的研究、优化及相关CFD技术的相关应用研究还处于起步阶段,对湿热蒸汽的综合利用研究较少,尚无链板式纤维烘燥机的相关研究,本成果填补了相关领域的空白,设计了与烘燥机配套使用的湿热废气热管式余热回收装置,利用烘燥机排放的湿热空气的余热加热进气温度,实现了余热回收和节能减排。
应用前景:
本成果通过合理调节匀风板各部分的开孔率分布,改善了纤维物料层上部气流的不均匀程度,达到提高干燥质量、节能能耗的目的。增加的余热回收装置使能耗降低5.7%、水耗降低6.6%。实际应用表明:ZHR594A链式纤维烘燥机及其配套的余热回收装置,提高了干燥速率,降低了干燥成本,节能效果明显,提高了链板式烘燥机的市场竞争力。主要用于大型链式纤维烘燥机及其配套的余热回收等。
合作方式:技术转让或技术入股
联系人:孟祥睿   联系电话:13803821693   电子邮箱:mengxr@zzu.edu.cn
        魏新利   联系电话:13592485516   电子邮箱:xlwei@zzu.edu.cn
通信地址:郑州市科学大道100号 郑州大学化工与能源学院  邮编:450001
 
 
6、中低温余热驱动的有机朗肯循环发电系统(发明专利已进入实质性审查)
成果简介:
在利用低品位余热发电的已有技术方案中,有机朗肯循环优于其它技术,更适合于商业开发和应用。该系统具有能适用于更低的温度发电且效率高;运行参数适中,系统更安全稳定;可以做成小型化、分布式系统;系统简单、设备少,易于实现商业应用等优点。
有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle)是利用有机工质的朗肯循环。通过吸收低温热源的热量,利用膨胀机做功发电,向冷源排出冷凝热,完成循环。
应用前景:
由于有机朗肯循环在200℃热源驱动下仍然具有较高火用效率,因此其可利用的热源相当广泛:1、地热。地热热水温度从90℃以上到150 ℃均可应用;2、生物质燃烧热。利用生物质废弃物的燃烧热发电,成本低,可以在边远地区热电联产。3、太阳能。利用抛物线型的太阳能收集器,将导热油加热并用于加热有机工质,并推动透平机发电。4、内燃机余热。内燃机尾气及发动机冷却水带走的热量占内燃机所消耗燃油产生的热量的60%以上,将这部分热量的利用并用于发电,具有重要意义。5、其它中低温余热。如燃料电池所产生的余热,工业余热等。
有机朗肯循环可应用于车船余热发电、海洋钻井平台、偏远地区的孤网发电等,具有广泛的应用领域和巨大的市场潜力。
项目知识产权状况:已有一项发明专利进入实质性审查阶段, 
合作方式;技术转让或技术入股
联系人:孟祥睿   联系电话:13803821693   电子邮箱:mengxr@zzu.edu.cn
        魏新利   联系电话:13592485516   电子邮箱:xlwei@zzu.edu.cn
通信地址:郑州市科学大道100号 郑州大学化工与能源学院   邮编:450001
 
 
7、氨合成压缩机级间余热利用系统(已申请发明专利和实用新型专利)
成果简介:
目前国内合成氨生产过程中,压缩机各段气体出口温度在150 ℃(冬季)--190℃(夏季)左右,为保证下级压缩机工作效率,需将压缩机出口气体温度通过循环水冷却至40℃左右。通过循环水将其热量排放掉不仅是对资源的浪费,也是对环境的污染。同时,由于进入压缩机的气体温度越高,压缩机功耗也越大,对气体的合成生产造成很大的影响。
本成果针对上述问题,研发了一套易于回收利用压缩机级间气体余热,并用于提高压缩机工作效率、降低压缩机能耗的压缩机级间余热利用系统。其余热回收效率高、余热再利用效果好、易于实现,可大大提高压缩机工作效率和安全性。
应用前景:
对于目前常用压缩机组而言,每套机组的级间可利用余热(130℃降至100℃)约为8000kW,目前这些热量通过凉水塔排放至周围空气当中;另据某生产厂统计,压缩机入口温度每降低10℃,吨氨的压缩机耗电量可降低2.3%左右,合成氨产量可以提高6%左右。如果利用压缩机级间余热(90℃)驱动吸收式制冷系统来冷却压缩机入口煤气温度,并常年保持在15℃以内,仅仅是合成氨产量,每年可以提高14000吨,按一吨1000元计,每年可增收1400万元。另外还有压缩机节电每年达到1500万度。每年可减排CO2 约6000吨。其节能减排潜力非常巨大。
主要用于大型压缩机的级间压缩气余热回收等。
项目知识产权状况:该技术及装置已申请2项国家发明专利 
合作方式;技术转让或技术入股
联系人:孟祥睿   联系电话:13803821693   电子邮箱:mengxr@zzu.edu.cn
        魏新利   联系电话:13592485516   电子邮箱:xlwei@zzu.edu.cn
通信地址:郑州市科学大道100号 郑州大学化工与能源学院  邮编:450001
 
 
8、车用碳纤维吸附储存天然气技术及产品研发
项目简介:
随着汽车数量的增多,汽车排放物对环境造成越来越严重的污染。全国660个大中城市的大气环境监测表明,大气环境质量达到国家一级标准的仅有1%,而其中汽车排放废气是城市大气污染的重要因素。以北京为例,在大气的污染物中,汽车尾气所占的比例分别为HC:79.1%、CO:80.3%和NOx:54.8%。为了限制汽车有害排放物,世界各国都制订了愈来愈严格的排放法规。围绕着减少有害排放物和低能耗这两个主要问题,世界各国都在积极开发新能源,寻找代用燃料。当前提出的替代性燃料有天然气、醇类和醚类燃料、氢气、电池汽车等
作为清洁能源,天然气用作车用燃料越来越显示出其独特的优势。它不仅能够降低运输成本,而且可以提高发动机的热效率和延长发动机的使用寿命。目前使用天然气做汽车燃料的关键是发展一种合适的储气方式。
但是目前采用吸附式的存储方式,必须解决的关键问题如下:
(1)开发高比体积(单位体积的吸附剂与被吸附气体的体积之比)而非高比重量(单位质量的吸附剂与被吸附气体的质量之比)存储容量的吸附剂,因为在实际的应用中,物理空间总是有限的,特别是对天然气汽车;
(2)吸附、脱附时的热效应对存储系统的影响,吸附时存储系统内的温升,导致天然气存储量减少;脱附时若不能及时补充脱附所需要的热量,将导致气体无法释放。有关实验表明,天然气在以5L/min的速度充入储罐时,其中心温度净增89℃,吸附量比等温情况下减少26.9%;同样,以5L/min的速度脱附,其中心温度净减78.3℃,比等温脱附量减少25.9%。
综上所述,车用天然气技术中,压缩天然气(CNG)储存技术比较成熟,已广泛应用于天然气汽车,但CNG高压设备存在安全隐患。液化天然气(LNG)储气方式,低温冷却技术复杂,建设投资巨大,且液化气瓶维护困难,吸附天然气(ANG)存储方式在安全性、存储压力、经济性等方面均优于其他两种方法,具有广阔的应用空间,这正是本项目的根本出发点。
考虑到活性碳纤维具有高的吸附存储性能和良好的导电发热能力的特点,本项目采用活性碳纤维作为吸附剂和导体,对以活性碳纤维作为吸附剂的车用存储天气吸附、脱附过程进行研究,研发可用于市场化的车载活性碳纤维吸附储气罐,进而进行产品的工程推广应用。
活性碳纤维的ANG技术应用前景广阔,但相应吸附理论和技术尚不完备。本项目通过对微观世界发生的吸附过程提供非常真实的模拟手段并与有工业应用背景的超临界气体吸附的实验研究相结合,以寻得令人信服的理论描述,进而解决ANG在实际应用中的问题,进行车用活性碳纤维吸附装置的研发。
联系人:赵金辉
联系电话:18339291069
电子邮箱:zhaojinhui@zzu.edu.cn
 
 
9、合成气催化合成以乙醇为主的低碳醇燃料技术
项目简介:
    自然界中含C(如煤炭等)或C、H(如天然气等)或C、H、O(如生物质等)资源造气(合成气,主要成分是CO和H2)工艺已是成熟技术,由合成气直接制取清洁液体和化学品的研究引起了人们的重视。低碳醇为代表的含氧碳氢化合物是一类重要的清洁能源和化工产品。资源优势和环保特性,决定了含氧碳氢化合物在中国未来能源战略中的重要作用。含氧碳氢化合物作为绿色新能源,可解决优质石油资源供应不足的矛盾;作为环保产品,又可解决污染大气环境的煤烟尘和汽车尾气排放超标等问题,尤其是日益为人们所重视的PM2.5问题。
经由合成气(主要成分是CO和H2)催化反应合成以乙醇为主的低碳醇燃料,即C1~ C5醇(甲、乙、丙、丁、戊醇)。项目具有如下特性:一是催化剂适用条件温和:原料气中H2:CO=1~ 4:1,可含有一定量的CH4、N2、CO2等,反应温区503~ 543K(沉淀型) or 593~ 673K(熔融型),反应压力4.0~ 8.0MPa,空速5000~ 20000h-1二是总醇收率高:0.80~1.50 g•ml-1•h-1三是催化剂选择性好碳二以上醇超过60%,乙醇超过30%;四是催化剂的其他工业化性能好:机械强度高,无环境污染,制造成本低等,其成本和工艺接近合成甲醇,但比合成甲醇有更好的经济效益和社会效益。五是该项目比单一甲醇工艺更具灵活性:混合醇可直接作为洁净燃料(替代汽油、煤油),也可以经分离后成为主要的化工原料(甲醇、乙醇、丙醇……)。
该方向技术适用于发展煤化工、天然气化工、生物质能源等生产实际。
人:苏运来
联系地址:郑州市科学大道100号 郑州大学化学与分子工程学院
    编:450001                                    
联系电话:0371-67766076; 15517160228
电子邮箱:yunlaisu@zzu.edu.cn
 
 
10、聚丙烯水性分散物
项目简介:
    本发明目的在于提供一种马来酸酐接枝聚丙烯、等规聚丙烯蜡水性分散物,其以马来酸酐接枝聚丙烯、等规聚丙烯蜡为主要原料,采用熔融乳化工艺,生产所得的水性分散物的颗粒平均粒径在0.1-50μm之间,品质好、用途广。
该产品适应于纤维、云母增强聚丙烯复合材料中增强材料的预处理,改善聚丙烯材料表面的亲水性、抗静电性,聚丙烯材料增韧改性以提高其抗冲击能力等。详细内容见:马来酸酐接枝聚丙烯水性分散物(专利申请号:201210212848.1),等规聚丙烯蜡水性分散物(专利申请号:201210212918.3)。
制造聚丙烯水性分散物的关键设备是加压搅拌釜,由于马来酸酐接枝聚丙烯、等规聚丙烯蜡具有很强的结晶性,因而熔融乳化工艺对设备的依赖程度很高,加压搅拌釜需要专门设计和制造;制造聚丙烯水性分散物的原料:马来酸酐接枝聚丙烯(等规聚丙烯蜡)、乳化剂、添加剂、水,它们均可以市购,其中马来酸酐接枝聚丙烯可以采用单、双螺杆熔融接枝、挤出造粒获得,马来酸酐接枝聚丙烯的分子量、接枝率等对水性分散物的粒径影响很大。
目前市场上存在无规聚丙烯蜡乳液(国内生产)和茂金属聚丙烯蜡乳液(进口),本发明与它们在原料、生产工艺、产品应用、价格等存在不同。
合作方式:技术转让、合作开发等
联系人:赵科              电子邮箱:kzhao2005@126.com
联系电话:13783572622 
 
 
11、苯选择加氢催化剂制备技术
项目简介:
苯选择加氢催化技术是以苯和氢气为原料、通过催化技术实现选择性加氢生产环己烯,经由环己烯生产环己酮、己二酸、尼龙6、尼龙66等重要化工产品。与传统苯完全加氢路线相比,该技术路线安全、节能、碳原子利用率100%,无废弃物和环境污染,具有巨大的经济和良好的社会效益。
该技术路线的核心是催化剂制备技术,迄今为日本旭化成公司所垄断。1995年专利技术使用费673.1万美元,2005年高达1200万美元。对我国不转让催化剂制备技术,催化剂必须依赖进口,严重制约了我国企业自主和可持续发展。郑州大学从1998年开始,在国内率先开发了具有完全自知识产权的苯选择加氢催化剂制备技术,并于2010年在我国实现了工业化应用。          
2012年新一代催化剂制备技术通过河南省科技厅组织的专家鉴定,“主要技术指标居于国际领先水平”。
市场预测:目前国内90%环己酮、己二酸的生产仍采用传统路线,资源浪费、环境污染,每吨产品成本比本技术高1500元左右,以一套年产10万吨环己酮装置为例,采用本技术,仅原材料成本就可节约上亿元人民币。特别是最近3~5年,本项技术将具有很好的市场前景。
知识产权情况:郑州大学拥有4项国家发明专利,完成4项省级成果鉴定,拥有完全自主知识产权。
项目获奖情况:2012年获河南省教育厅科技成果一等奖。
合作方式:提供催化剂或转让催化剂制备技术。
联系人: 刘寿长 
联系电话:0371-67783384
通讯地址:郑州市高新区科学大道100号 郑州大学化学与分子工程学院 450001
电子邮箱:liushouchang@zzzu.edu.cn
 
 
12、废秸秆废木屑制造L-乳酸项目
项目简介:
    废秸秆废木屑等木质纤维素资源实际上主要由葡萄糖和木糖等有价值资源组成,由于没有很好的利用方案,而成为污染环境的废物。这些木质生物素资源是开发替代石油资源和粮食资源产品的最重要途径之一。
    L-乳酸(L-lactic acid)目前主要以粮食为原料进行生产,是一种有重要用途的有机酸,年产量在80万吨,并有较高增长率。乳酸、乳酸盐及其衍生物,广泛应用在食品、轻工、化工、畜牧和医药等领域。未来L-乳酸最为重要的市场是生产生物可降解塑料--聚L-乳酸(PLA)。聚乳酸拥有很好的使用性能,并在土壤中可在微生物作用下很容易变成CO2和H2O,不会污染环境。然而,将粮食用于大规模生产L-乳酸与人争粮是受到限制的。
    基于这一市场需求,由李季伦院士领导的郑州大学发酵与代谢工程实验室开发了采用先进生物技术的由废秸秆废木屑制造L-乳酸的技术工艺路线,总体成本低于采用粮食为原料技术路线,并保证了优良的产品质量。目前该技术已基本完成实验室工作,正待进行工业放大。
知识产权:该项目拥有完整的知识产权,已申请和待申请发明专利五项;
项目资助:河南省重大公益招标项目支持;
合作方式:协商;
联系人:  吴健 13938521375,18600732697      jianwu@zzu.edu.cn
通信地址:河南省郑州市,科学大道100号,450001  郑州大学生物工程系