



CO?+H?制備綠色低碳甲醇技術(shù)
編輯:2023-11-08 00:00:00
二氧化碳是造成全球變暖的禍首,但它作為工業(yè)原料的用途卻十分有限。傳統的碳捕集與封存只是把二氧化碳封存起來(lái),不能實(shí)現再利用,并且投資較大,收益甚微,不能從根本上解決二氧化碳的減排問(wèn)題。因此,近年來(lái)開(kāi)發(fā)二氧化碳收集和再利用技術(shù)成為熱點(diǎn)。
以二氧化碳為原料,與氫氣反應合成甲醇,一方面可以利用CO2合成化工原料,實(shí)現碳氫源的循環(huán)利用;另一方面可以與新能源電解制氫、氯堿等工業(yè)銜接,實(shí)現氫資源的儲存,未來(lái)具有較為重要的價(jià)值和意義。該技術(shù)曾經(jīng)一度在全球引發(fā)關(guān)于“甲醇經(jīng)濟”的廣泛探討,其中,比較有影響力的是1995年諾貝爾化學(xué)獎得主喬治·奧拉博士在其專(zhuān)著(zhù)“跨越油氣時(shí)代—甲醇經(jīng)濟”(Beyond Oil and Gas:the Methanol Economy) 中對于二氧化碳制甲醇技術(shù)進(jìn)行了較為詳細的闡述,且對甲醇在未來(lái)能源解決方案中的重要作用進(jìn)行了重點(diǎn)說(shuō)明。甲醇經(jīng)濟的*大優(yōu)點(diǎn)之一在于提供了靈活利用任何能源(常規能源、可再生能源和太陽(yáng)能、化石能源)來(lái)制備二氧化碳化學(xué)循環(huán)回收所需的氫氣,同時(shí)二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)可以為甲醇生產(chǎn)和儲能提供一種全新而便捷的思路,具有重要的推廣價(jià)值。
作為全球領(lǐng)先的冰島ETL(Emission to Liquid)技術(shù),不同于傳統的合成氣(H?+CO)制甲醇,反應的放熱大大減少,反應更加溫和,副產(chǎn)物更少。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的合成和精餾工藝也更加簡(jiǎn)潔*,而且二氧化碳作為減排對象,通過(guò)ETL技術(shù)可快速實(shí)現減排的目的。
相比傳統甲醇合成技術(shù),ETL甲醇裝置投資更少,能耗更低,是非常理想的減碳技術(shù)路線(xiàn)。
目前絕大部分二氧化碳制甲醇工藝的催化劑存在轉化率和選擇性較差的問(wèn)題,為此國內外一些企業(yè)與研究機構,如丹麥托普索(Haldor Topse)、日本關(guān)西電力公司(Kansai Electric Power)和三菱重工(MitsubishiHeavy Industries)、德國魯奇公司(Lurgi)、韓國科學(xué)技術(shù)研究院(KOREA Institute of Science andTechnology,KIST)等均在攻關(guān)*催化劑及相應技術(shù)。據報道,日本三井化學(xué)株式會(huì )社于2009年斥資1600萬(wàn)美元建成全球首套100噸/年二氧化碳制甲醇中試裝置并獲得成功,目前尚未見(jiàn)到其公開(kāi)的工業(yè)化運行裝置。
國內在二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)方面也展開(kāi)了相關(guān)研究,如中科院上海高等研究院與上海華誼集團合作開(kāi)展二氧化碳加氫制甲醇工業(yè)化技術(shù)的研發(fā),在完成了近1200小時(shí)連續運轉的單管試驗的基礎上,2016年項目研發(fā)團隊與設計部門(mén)完成了10-30萬(wàn)噸/年二氧化碳制甲醇技術(shù)工藝包的編制,但是目前尚未見(jiàn)工業(yè)化運行裝置。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士及其團隊在CO?催化加氫制備液態(tài)燃料(含甲醇)的催化劑研究方面取得了一定進(jìn)展,2020年在蘭州開(kāi)展過(guò)中試到工業(yè)化示范的相關(guān)技術(shù)研究和工業(yè)示范裝置建設籌劃。
目前全球唯一工業(yè)在產(chǎn)的二氧化碳加氫制甲醇項目是冰島碳循環(huán)利用公司(Carbon Recycling International,簡(jiǎn)稱(chēng)CRI)開(kāi)發(fā)的ETL工藝技術(shù),通過(guò)以地熱發(fā)電產(chǎn)生的電經(jīng)電解水制氫,同時(shí)從工業(yè)尾氣中回收提取二氧化碳,然后經(jīng)CRI公司專(zhuān)有的ETL專(zhuān)利工藝合成綠色低碳甲醇。該套裝置于2012年投產(chǎn),初期甲醇產(chǎn)能為1300噸,2014年通過(guò)技術(shù)改造和升級,將甲醇產(chǎn)能擴展到4000噸。截止目前,該裝置已經(jīng)穩定運行了10年,積累了豐富的數據,為大型工業(yè)化示范和技術(shù)推廣奠定了良好的基礎。2022年10月,采用ETL技術(shù)的中國河南安陽(yáng)10萬(wàn)噸級綠色低碳甲醇項目成功投產(chǎn),成為中國首套、全球規模*大的二氧化碳制甲醇工廠(chǎng)。2023年9月份全球第二套十萬(wàn)噸級二氧化碳制甲醇項目,江蘇盛虹集團斯爾邦石化即將投產(chǎn)。
CRI公司ETL技術(shù)具有如下特點(diǎn):
· 全球首套成功實(shí)現工業(yè)化應用的技術(shù)
· 工藝路線(xiàn)簡(jiǎn)潔優(yōu)化、環(huán)保節能
· 全自動(dòng)生產(chǎn)控制
· 工藝操作彈性寬
· 光伏、風(fēng)電、水電等可再生能源化學(xué)儲能的有效解決方法
· 催化劑性能及工藝技術(shù)穩定性經(jīng)過(guò)商業(yè)實(shí)踐考驗
· 正在實(shí)現規模更大的單線(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)工藝包
· 裝備制造幾乎全部實(shí)現國產(chǎn)化
· 具有獨特優(yōu)勢的投資低與低運行成本
與傳統的植樹(shù)造林減少溫室氣體的排放相比,綠色甲醇項目的“模擬光合作用”吸收二氧化碳的能力更強,10萬(wàn)噸甲醇項目可直接消納吸收15萬(wàn)噸二氧化碳,等同于15萬(wàn)畝森林一年的二氧化碳吸收量,大大減少了植樹(shù)造林的占地面積,具有良好的溫室氣體減排*。