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?zhǔn)?，但它作為工業(yè)原料的用途卻十分有限。傳統(tǒng)的碳捕集與封存只是把二氧化碳封存起來(lái)，不能實(shí)現(xiàn)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題。因此，近年來(lái)開發(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(yīng)合成甲醇，一方面可以利用CO2合成化工原料，實(shí)現(xiàn)碳?xì)湓吹难h(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(xiàn)氫資源的儲(chǔ)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(jì)”的廣泛探討，其中，比較有影響力的是1995年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主喬治·奧拉博士在其專著“跨越油氣時(shí)代—甲醇經(jīng)濟(jì)”(Beyond Oil and Gas:the Methanol Economy) 中對(duì)于二氧化碳制甲醇技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，且對(duì)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(jì)的*大優(yōu)點(diǎn)之一在于提供了靈活利用任何能源（常規(guī)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(chǔ)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(tǒng)的合成氣(H?+CO)制甲醇，反應(yīng)的放熱大大減少，反應(yīng)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(duì)象，通過(guò)ETL技術(shù)可快速實(shí)現(xiàn)減排的目的。
相比傳統(tǒng)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。
目前絕大部分二氧化碳制甲醇工藝的催化劑存在轉(zhuǎn)化率和選擇性較差的問題，為此國(guó)內(nèi)外一些企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)，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(guó)魯奇公司(Lurgi)、韓國(guó)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(yīng)技術(shù)。據(jù)報(bào)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，目前尚未見到其公開的工業(yè)化運(yùn)行裝置。
國(guó)內(nèi)在二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)方面也展開了相關(guān)研究，如中科院上海高等研究院與上海華誼集團(tuán)合作開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(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的單管試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，2016年項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)與設(shè)計(jì)部門完成了10-30萬(wàn)噸/年二氧化碳制甲醇技術(shù)工藝包的編制，但是目前尚未見工業(yè)化運(yùn)行裝置。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士及其團(tuán)隊(duì)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(shè)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(xiàng)目是冰島碳循環(huán)利用公司(Carbon Recycling International，簡(jiǎn)稱CRI)開發(fā)的ETL工藝技術(shù)，通過(guò)以地?zé)岚l(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公司專有的ETL專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(jí)，將甲醇產(chǎn)能擴(kuò)展到4000噸。截止目前，該裝置已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行了10年，積累了豐富的數(shù)據(jù)，為大型工業(yè)化示范和技術(shù)推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。2022年10月，采用ETL技術(shù)的中國(guó)河南安陽(yáng)10萬(wàn)噸級(jí)綠色低碳甲醇項(xiàng)目成功投產(chǎn)，成為中國(guó)首套、全球規(guī)模*大的二氧化碳制甲醇工廠。2023年9月份全球第二套十萬(wàn)噸級(jí)二氧化碳制甲醇項(xiàng)目，江蘇盛虹集團(tuán)斯?fàn)柊钍磳⑼懂a(chǎn)。
CRI公司ETL技術(shù)具有如下特點(diǎn)：
· 全球首套成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)
· 工藝路線簡(jiǎn)潔優(yōu)化、環(huán)保節(jié)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(chǔ)能的有效解決方法
· 催化劑性能及工藝技術(shù)穩(wěn)定性經(jīng)過(guò)商業(yè)實(shí)踐考驗(yàn)
· 正在實(shí)現(xiàn)規(guī)模更大的單線生產(chǎn)技術(shù)工藝包
· 裝備制造幾乎全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化
· 具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的投資低與低運(yùn)行成本
與傳統(tǒng)的植樹造林減少溫室氣體的排放相比，綠色甲醇項(xiàng)目的“模擬光合作用”吸收二氧化碳的能力更強(qiáng)，10萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)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，大大減少了植樹造林的占地面積，具有良好的溫室氣體減排*。