回眸北大-211工程-(四)——谢有畅:自发单层涣散
来源:胜负网 发表于2019-07-29 06:25:46 编辑:张嘉译
摘要: 编者按:十年前,国家为执行科教兴国的巨大战略,启动了在我国教育和科学展开史上具有开创性含义的211工程。工程的施行,在学科建造、人才培养、科

编者按:十年前,国家为执行“科教兴国“的巨大战略,启动了在我国教育和科学展开史上具有开创性含义的“211工程”。工程的施行,在学科建造、人才培养、科技立异等方面为北京大学这样一所百年名校的展开,供给了重要的物质支撑和精力支撑。在短短的十年左右的时间中,全体师生联合前进,开拓立异,以奋发向上的精力面貌和丰盛的学术科研效果,为中华民族的前进不断作出着新的奉献。咱们将连续推出——回眸北大“211工程”的系列报道,让咱们在了解和思考中,进一步增强建造国际一流大学的豪情壮志,在新阶段的前史征途中,不负国家和公民的希望,书写愈加光辉的华章。

“将手指肚巨细的1克资料铺开至面积像篮球场相同大,再在上面铺一层只要一个分子厚度的氯化亚铜,就能戏法般地使之发生美妙的性质改变……”这便是北大化学与分子工程学院谢有畅教授课题组的自发单层涣散研讨。

带着对“十五”“211”期间研讨发展的猎奇,咱们访问了谢有畅教授。谢教授本期“211”项目的名称是:从根底研讨到大规模工业运用。谈到他风趣且有运用远景的研讨,谢教授显得很振奋。化学的东西总是很贴近日子,谢教授用浅显形象的比如为记者说明着艰深的化学机理。

理论立异:他们在国际上初次发现了自发单层涣散现象

谢有畅和唐有祺教授一同在国际上初次发现了自发单层涣散现象,作出了理论解说并用多种试验加以证明。这一效果获得了国内外同行的高度评价并发生了严峻影响。早在1990年,谢教授和唐有祺教授就应邀在国际催化范畴威望刊物《催化发展》上写了总结性论文。截止到2005年末,这篇文章现已被引证360屡次,是国内被引证次数最多的科技论文之一。课题组先后共宣布与单层涣散有关的论文120多篇。211工程展开已来又宣布了60多篇。

这一根底理论研讨效果在催化剂,吸附剂和纳米资料等范畴有宽广的运用远景。因为许许多多的资料是靠其外表起作用的,在固体资料外表铺上单分子层的恰当物质,常常可使其性质大变发生好的新的资料。这一效果受到了国内外工业界的遍及重视,曾获美国EXXON和Engelhard公司赞助运用自发单层涣散原理研发催化剂,一同请求了2项国际专利。2005年和Delaware大学协作请求美国科学基金项目“单层涣散金属催化剂”获同意。2003年在国内运用单层涣散型CuCl分子筛吸附剂建成大型变压吸附别离一氧化碳的工业设备。

工业运用之一:处理了低本钱从半水煤气等质料中别离高纯一氧化碳的难题

谢有畅教授课题组的自发单层涣散研讨效果为工业运用奠定了杰出的理论根底。并在此根底上进行了很多的工业运用,一氧化碳高效吸附剂和变压吸附别离一氧化碳的工业开发便是十分重要的一例。

我国化学工业对CO有很多的需求,但长期以来缺少获得高质量、廉价CO的技能。现在,国际上已工业化的从混合气体中别离CO的技能有深冷法、CORSORB法和变压吸附法。其间最早运用的深冷法是一种高压低温的分馏技能,设备杂乱,出资大,费用高,只要大规模设备运用时才有经济性,并且当气体中存在氮气时,不能用此办法别离。而CORSORB规律因为设备腐蚀严峻被筛选。

谢有畅教授课题组运用自发单层涣散原理,将CuCl单层涣散在分子筛外表,运用铜离子可与一氧化碳络合,创始了对一氧化碳有高吸附容量和高选择性的Cu/分子筛高效吸附剂。首要运用于从含一氧化碳工业气源中别离出高纯一氧化碳,作为重要的化工根底质料。此吸附剂新内阁能居国际领先水平,获中、美、加三国发明专利,并完成了工业化出产,已建成了年产500吨的出产线,获得了国家级新产品证书。多家国际闻名气体公司高度评价此吸附剂,此产品现已出口。该吸附剂在美国空气产品公司的中试设备中进行测验,被证明具有优胜的一氧化碳别离功能,能够高收率地获得高纯一氧化碳。1996年向英国出口10吨吸附剂,已创汇10万美元。

运用这一高效吸附剂,谢教授课题组和北大前锋科技有限公司一同又开发成功大规模变压别离一氧化碳的工程技能。2003年2月在江苏丹阳建成每小时产一氧化碳1700立方米的大型变压吸附别离设备,耗资2200万元,一次性成功,平稳运转至今。一氧化碳回收率超越85%,纯度高于98.5%,各项技能经济指标均居国际先进水平。这一工业技能的开发中处理了深冷别离法和国内原用的变压吸附法不能低本钱从半水煤气等含氮和甲烷高的质料气体中别离出高纯一氧化碳的难题。丹化醋酐公司运用此技能以半水煤气为质料出产一氧化碳,每吨本钱只要约1100元,和甲醇(每吨约2000元)一同出产出醋酐,每吨价值1万多元。该设备出产的一氧化碳可年产醋酐约3万吨,年产值3亿多元,年利润近亿元,效益极高。为此该公司又与北大前锋公司签订了新合同,再建一套每小 时产4600立方米的国际最大的变压吸附别离CO设备,用于年产醋酐8-9亿元,年利润2亿多元。

江苏丹化醋酐公司建成的大型变压吸附别离CO设备相片

高纯一氧化碳可用于组成多种高附加价值化工产品,全球年产值2000多亿元,近年国内外需求很旺。此技能开发成功后,国内又有6家企业与北大前锋公司签订合同建造别离CO设备或改造原设备,还有三家国外闻名气体公司派专家与北大前锋公司洽谈在国外推行此技能。此效果于2005年被评为教育部提名国家科学技能奖发明奖一等奖,并当选2005年度高等学校十大科技发展。这是北京大学又一项完成运用价值的原创性研讨效果,是根底科学研讨与国家需求相结合的极好典范。

工业运用之二:使极难交流的锂离子的单程运用率由现在国外的约15%提高到近100%

与一氧化碳相似,氧气同样是必不可少的工业质料,广泛的用在冶金,化工,废水处理,造纸等工业上,氧气还广泛的运用在日子、医学等各个方面。

九十年代国外呈现空分制氧高效吸附剂,使大规模变压吸附空气分利制氧功率大大提高。但外国公司不单卖此吸附剂给我国,要和变压吸附设备一同绑缚出售,价格十分贵重。谢有畅研讨组研发此吸附剂,获得严峻突破。创始高效离子交流新工艺,使极难交流的锂离子的单程运用率由现在国外的约15%提高到挨近100%,并处理了一系列技能上的难题,探索出一套比国外专利功率高得多的空分制氧高效吸附剂出产新工艺,使产品的氮吸附容量和氧氮别离系数优于国外同类产品,而出产本钱则低得多。该吸附剂已获国家重点新产品证书,已完成大批量工业出产和运用。

运用此吸附剂,谢有畅教授课题组开宣布大型变压吸附空分制氧工程技能。发明晰分形结构散布器,处理了变压吸附空分制氧设备大型化时遇到的浅吸附床气流散布不均匀难题。在国内大型变压吸附空分制氧设备的竞标中,以质优价廉打败外国闻名气体公司中标,打破了外国气体公司在我国的独占位置。现在已建成10多套大型变压吸附空分制氧设备,最大的一套每小时产氧7000立方米,为现在国际最大的产氧设备。这些设备功能指标达国际先进水平,而价格比进口产品低40%以上,为我国冶金等工业供给了很多廉价氧。

3500m3/小时 大型变压吸附空分制氧设备相片

谢教授课题组的这一效果受到了国内外工业界的广泛重视,我国冶金报曾以头条大篇幅引荐此项新技能。国外两家闻名气体公司(属国际500强公司)来人观赏,并评论协作。从大学里的试验室做出效果,然后到大规模工业运用,技能上得到国际顶尖级大公司的高度评价,这是很不简单的。

自己的研讨要与国家的工业需求相结合,重视效果转化,重视产学研结合,这是谢有畅教授课题组一向的理念。他们也的确在这条路上做出了具有国际影响的效果。谢教授告知咱们,这些效果的获得靠的是有一个联合调和的团体特别是有一批年青主干埋头苦干,不计较出论文多少,一心要作出有重要运用价值的工业化效果,长期不懈地斗争,才干从试验室研讨搞到工程运用成功。咱们有理由信任,这样的一支部队会在从根底研讨到大规模工业运用这条路上做出更大奉献。

修改:尧华

 

回眸北大-211工程-(四)——谢有畅:自发单层涣散的法力

 

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