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產(chǎn)品展示

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二氧化碳催化加氫制甲醇裝置

產(chǎn)品簡介

制甲醇,世紀(jì)森朗智能設(shè)備有釜式加氫裝置與固定床反應(yīng)裝置,甲醇作為生產(chǎn)高附加值化學(xué)品且便于運(yùn)輸?shù)闹匾虚g體,是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的化工原料。CO2加氫制甲醇技術(shù)是

詳細(xì)介紹

制甲醇,世紀(jì)森朗智能設(shè)備有釜式加氫裝置與固定床反應(yīng)裝置,甲醇作為生產(chǎn)高附加值化學(xué)品且便于運(yùn)輸?shù)闹匾虚g體,是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的化工原料。CO2加氫制甲醇技術(shù)是碳資源高效循環(huán)利用的有效途徑,CO2穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)需要在較高溫度下獲得足夠的活化能量,催化劑在該過程中扮演著十分重要的角色。探究催化劑表面結(jié)構(gòu)與性能間的構(gòu)效關(guān)系,在理解反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上優(yōu)化催化劑的結(jié)構(gòu)性能是推進(jìn)催化科學(xué)發(fā)展和工業(yè)化應(yīng)用的重要過程。

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關(guān)于提升In2O3催化CO2加氫制甲醇性能的主要手段歸納為五個方面:1,增加活性位點(diǎn)數(shù)量,即通過引入載體提高In2O3的分散度、加快H2活化促進(jìn)氧空位形成等方式增加活性位點(diǎn)數(shù)目;2,促進(jìn)H2的活化,即通過負(fù)載零價過渡金屬的方式促進(jìn)H2的解離活化(如Pd, Pt),在加快活性位點(diǎn)形成的同時促進(jìn)CO2和反應(yīng)中間體的后續(xù)加氫過程;3,促進(jìn)CO2的吸附活化,即通過引入ZrO2助劑、調(diào)節(jié)In2O3晶體結(jié)構(gòu)等方式增強(qiáng)CO2的吸附活化;4,穩(wěn)定關(guān)鍵反應(yīng)中間體,即通過構(gòu)建In2O3-ZrO2等界面對甲酸鹽路徑中的反應(yīng)中間體進(jìn)行穩(wěn)定;5,引入新的活性位點(diǎn),即通過形成In-M(M=Pd, Ni等)合金相,提升其固有催化性能并與In2O3之間產(chǎn)生協(xié)同作用提升其催化性能。反應(yīng)產(chǎn)物(CO和H2O)對催化進(jìn)程的影響,并對In2O3雙功能催化體系進(jìn)行討論.

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綠色甲醇工藝裝置主要由四部分組成:光伏或核能發(fā)電裝置、電解水制氫氣裝置、二氧化碳捕集裝置和二氧化碳催化加氫制甲醇裝置。發(fā)電裝置技術(shù)較為成熟,主要研究電解水制氫氣裝置、二氧化碳捕集裝置和二氧化碳催化加氫制甲醇裝置。

1. 電解水制氫氣裝置:電解水制氫氣主要有兩條路線:堿性水電解法和質(zhì)子交換膜(PEM)水電解法。

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電解水制氫氣裝置,電解槽是制氫設(shè)備成本中的主要部分,據(jù)國際能源署(IEA)數(shù)據(jù),堿性水電解槽和質(zhì)子交換膜水電解槽在制氫系統(tǒng)設(shè)備成本中的占比分別為50%、60%,目前堿性電解槽基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,價格為2000~3000 元W,質(zhì)子交換膜電解槽關(guān)鍵技術(shù)與材料需依賴進(jìn)口,價格為7000~12000元/KW。假設(shè)年均全負(fù)荷運(yùn)行7200 h,電價為0.2元KWh,則堿性水電解與質(zhì)子交換膜水電解的制氫成本分別為11.93元kg、11.67元Kkg(其中電費(fèi)成本是制氫成本構(gòu)成的主要部分,占比分別為82%和45%),已無限接近于煤化工制氫成本(12元kg)。未來可通過降低PEM 水電解槽的材料成本、提高電解槽的效率和壽命等途徑進(jìn)一步降低制氫成本。

2.二氧化碳捕集裝置

二氧化碳捕集裝置,根據(jù)二氧化碳分離過程在系統(tǒng)中的位置和不同的循環(huán)方式,二氧化碳捕集技術(shù)可以分為燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒技術(shù)。燃燒后捕集又分為吸附法、吸收法、膜分離法。其中吸附法分為變溫吸附法(TSA)、變壓吸附法(PSA)、變電吸附法(ESA);吸收法又有物理吸收法和化學(xué)吸收法。燃燒前捕集和富氧燃燒的適用范圍有限

化學(xué)吸收法CO,捕集技術(shù)常選用復(fù)合胺作吸收劑,其水溶液呈堿性,15%~20%復(fù)合胺溶液的pH約為12。CO,為弱酸性氣體,當(dāng)CO,溶解于復(fù)合胺水溶液中時,發(fā)生放熱反應(yīng)。40 ℃左右,CO,被復(fù)合胺溶液吸收成為富液,達(dá)到平衡后,將富液加熱至100 ℃左右使之分解,釋放出CO2,同時溶液成為貧液,降溫后可循環(huán)使用。

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二氧化碳捕集裝置,吸附法可通過沸石和活性炭小球作為吸附劑,采用兩級加壓吸附真空解吸(VPSA)過程處理電廠煙道氣中CO,的吸附捕集技術(shù),以得到滿足要求的CO,純度。常壓二氧化碳吸附捕集技術(shù)分為鼓風(fēng)機(jī)升壓單元、干燥單元和CO,回收單元三部分,如圖2所示。原料氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)壓,除去原料氣中50%水分,經(jīng)冷卻分液后輸送至干燥單元,經(jīng)變溫吸附(TSA)干燥后,進(jìn)入CO,回收單元。加熱干燥后,采用真空泵抽真空得到二氧化碳產(chǎn)品。

膜分離法是利用不同氣體分子的不同滲透率進(jìn)行氣體分離,分離的動力是膜兩側(cè)的壓強(qiáng)差。目前使用的大部分是有機(jī)膜,有機(jī)膜的分離系數(shù)高,但使用溫度低且不耐腐蝕,因此有機(jī)膜材料的選擇開始得到關(guān)注。在一些高溫和高腐蝕的使用環(huán)境,無機(jī)膜具有良好的應(yīng)用前景。無機(jī)膜主要有以陶瓷為支撐膜復(fù)合一層多孔性金屬分離層的復(fù)合膜、分子篩膜、碳膜等。

3. 二氧化碳加氫制甲醇

二氧化碳加氫制甲醇裝置,綠色甲醇裝置的核心技術(shù)是催化劑。由中科院大連化物所李燦院士團(tuán)隊(duì)開發(fā)應(yīng)用于甲醇合成的氧化鋅-二氧化鋯(Zn0-ZrOz)雙金屬固溶體氧化物催化劑,反應(yīng)壓力為7 MPa左右,溫度為300 ℃左右,氫氣與二氧化碳的摩爾比為3:1,甲醇總選擇性達(dá)98.5%,在有機(jī)相中的含量達(dá)99.7%。該催化劑克服了傳統(tǒng)銅基催化劑的選擇性低、對硫敏感、易中毒失活等問題,并具有廉價、高選擇性、抗硫中毒、穩(wěn)定性高等特性。

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二氧化碳加氫制甲醇,甲醇是化學(xué)工業(yè)中最重要的基礎(chǔ)原料之一,主要用于生產(chǎn)甲醛、二甲醚、醋酸等有機(jī)化工產(chǎn)品,也可用作生產(chǎn)烯烴(乙烯、丙烯),芳烴(苯、甲苯、二甲苯),汽油等化學(xué)品或燃料,從而部分緩解對于石油資源的依賴。此外,甲醇還是一種清潔能源,可以作為內(nèi)燃機(jī)或燃料電池的燃料進(jìn)行使用。將二氧化碳中的碳、氧資源進(jìn)行利用,通過加氫合成甲醇可以實(shí)現(xiàn)碳資源的循環(huán)利用,使人類逐步擺脫對日益減少的化石能源的依賴,減輕環(huán)境負(fù)擔(dān),促進(jìn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展。另一方面,該技術(shù)可以與可再生能源電解水制氫、焦化工業(yè)或氯堿工業(yè)銜接,實(shí)現(xiàn)氫資源的儲存。


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