CO?+H?制備綠色低碳甲醇技術
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，不能實現再利用，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題。因此，近年來開發二氧化碳收集和再利用技術成為熱點。
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，實現碳氫源的循環利用；另一方面可以與新能源電解制氫、氯堿等工業銜接，實現氫資源的儲存，未來具有較為重要的價值和意義。該技術曾經一度在全球引發關于“甲醇經濟”的廣泛探討，其中，比較有影響力的是1995年諾貝爾化學獎得主喬治·奧拉博士在其專著“跨越油氣時代—甲醇經濟”(Beyond Oil and Gas:the Methanol Economy) 中對于二氧化碳制甲醇技術進行了較為詳細的闡述，且對甲醇在未來能源解決方案中的重要作用進行了重點說明。甲醇經濟的*大優點之一在于提供了靈活利用任何能源（常規能源、可再生能源和太陽能、化石能源）來制備二氧化碳化學循環回收所需的氫氣，同時二氧化碳加氫制甲醇技術可以為甲醇生產和儲能提供一種全新而便捷的思路，具有重要的推廣價值。
作為全球領先的冰島ETL(Emission to Liquid)技術，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，副產物更少。整個生產過程中的合成和精餾工藝也更加簡潔*，而且二氧化碳作為減排對象，通過ETL技術可快速實現減排的目的。
相比傳統甲醇合成技術，ETL甲醇裝置投資更少，能耗更低，是非常理想的減碳技術路線。
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題，為此國內外一些企業與研究機構，如丹麥托普索(Haldor Topse)、日本關西電力公司(Kansai Electric Power)和三菱重工(MitsubishiHeavy Industries)、德國魯奇公司(Lurgi)、韓國科學技術研究院(KOREA Institute of Science andTechnology，KIST)等均在攻關*催化劑及相應技術。據報道，日本三井化學株式會社于2009年斥資1600萬美元建成全球首套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化運行裝置。
國內在二氧化碳加氫制甲醇技術方面也展開了相關研究，如中科院上海高等研究院與上海華誼集團合作開展二氧化碳加氫制甲醇工業化技術的研發，在完成了近1200小時連續運轉的單管試驗的基礎上，2016年項目研發團隊與設計部門完成了10-30萬噸/年二氧化碳制甲醇技術工藝包的編制，但是目前尚未見工業化運行裝置。中國科學院大連化學物理研究所李燦院士及其團隊在CO?催化加氫制備液態燃料（含甲醇）的催化劑研究方面取得了一定進展，2020年在蘭州開展過中試到工業化示范的相關技術研究和工業示范裝置建設籌劃。
目前全球唯一工業在產的二氧化碳加氫制甲醇項目是冰島碳循環利用公司(Carbon Recycling International，簡稱CRI)開發的ETL工藝技術，通過以地熱發電產生的電經電解水制氫，同時從工業尾氣中回收提取二氧化碳，然后經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，初期甲醇產能為1300噸，2014年通過技術改造和升級，將甲醇產能擴展到4000噸。截止目前，該裝置已經穩定運行了10年，積累了豐富的數據，為大型工業化示范和技術推廣奠定了良好的基礎。2022年10月，采用ETL技術的中國河南安陽10萬噸級綠色低碳甲醇項目成功投產，成為中國首套、全球規模*大的二氧化碳制甲醇工廠。2023年9月份全球第二套十萬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。
CRI公司ETL技術具有如下特點：
· 全球首套成功實現工業化應用的技術
· 工藝路線簡潔優化、環保節能
· 全自動生產控制
· 工藝操作彈性寬
· 光伏、風電、水電等可再生能源化學儲能的有效解決方法
· 催化劑性能及工藝技術穩定性經過商業實踐考驗
· 正在實現規模更大的單線生產技術工藝包
· 裝備制造幾乎全部實現國產化
· 具有獨特優勢的投資低與低運行成本
與傳統的植樹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，10萬噸甲醇項目可直接消納吸收15萬噸二氧化碳，等同于15萬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*。