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既可固碳封存增值 又能合成高分子材料
通过CO2与氨合成三聚氰酸等固体产品，实现CO2高值封存利用。这项由山东大学开发的CO2化学利用新技术——CO2氨化矿化，开辟CO2综合利用和煤低碳、低成本清洁利用的全新路径，填补全球空白。这是记者上周在西安召开的2013（第七届）中国三聚氰胺及下游产业开发推进峰会上了解到的。
山东大学化工学院教授朱维群介绍，CO2氨化矿化技术实际上是工业尿素的深加工。CO2与氨发生氨化矿化反应生成三聚氰酸，具有原料用量少、工艺可行、产品价值高及用途广泛等优点。比如三聚氰酸中1份重量的氨可固定2.5份的CO2，CO2在产品中的含量达72%。
“CO2氨化矿化原料来源简单，仅需要煤、水和空气。从煤炭参与反应计算，三聚氰酸的总反应热量为-227.4 KJ/mol，为放热反应，整个工艺过程反应温度、压力较低，不仅节能，而且没有CO2排放。”朱维群说，在CO2氨化矿化过程中，NH3是过剩的，也就是说这是一条“负碳”工艺路线，碳转化率达100%。同时氢消耗量少，与合成尿素或甲醇相比，CO2与氨反应合成三聚氰酸单位CO2所需要的氢量最少，H2：CO2摩尔比仅1.5:1，远低于合成尿素及合成甲醇的3:1。
“我们已在山东某企业进行了工业化试验，效果良好。”朱维群告诉记者，利用CO2氨化矿化技术在高压下可将尿液直接转化为三聚氰胺，即三聚氰酸加氨生成三聚氰胺。经测算，吨三聚氰胺消耗以尿素计仅为1.4吨，原料消耗比目前常规的三聚氰胺生产技术至少降低50%。
目前三聚氰胺是通过氰胺三聚合生产三聚氰胺，生产过程中需要6个分子尿素合成1个分子三聚氰胺，有一半的尿素分解成了氨和CO2，企业再将尾气回收利用加工为碳酸氢铵、硝酸铵、纯碱等。
朱维群认为，煤的化学利用过程（煤制合成氨、煤制油、煤制烯烃、煤制天然气等）中一般都有高纯度的N2、CO2、H2等原料，通过改变反应过程和目标产品即可实现CO2的氨化矿化。该技术特别适合于在氮肥企业、新型煤化工及IGCC电厂中开展CO2封存利用。
据了解，利用氨气和CO2合成三聚氰酸或三聚氰胺产业化前景广阔。三聚氰酸属于精细化工产品，可生产三聚氰酸—甲醛树脂、环氧树脂、消毒剂、抗氧剂、粘合剂和农药等。也可作为高反应活性的氨基还原剂用于烟气脱硝，可代替尿素、液氨或氨水脱硝还原剂，国内市场容量可达千万吨计；在农业应用，目前尿素的肥效利用率35%左右，三聚氰酸作为缓释的氮肥和碳肥应用于农业，有望提高肥料利用率；由CO2经三聚氰胺合成蜜胺树脂（MF）等各种高分子材料，与煤制烯烃相比具有低碳、低成本优势。
目前，山东大学已就利用氨气和CO2合成三聚氰酸或三聚氰胺的方法、低温合成等三聚氰胺的方法相关技术申请了国家发明专利。
