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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,世紀森朗智能設備有釜式加氫裝置與固定床反應裝置,甲醇作為生產(chǎn)高附加值化學品且便于運輸?shù)闹匾虚g體,是現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展中重要的化工原料。CO2加氫制甲醇技術是

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制甲醇,世紀森朗智能設備有釜式加氫裝置與固定床反應裝置,甲醇作為生產(chǎn)高附加值化學品且便于運輸?shù)闹匾虚g體,是現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展中重要的化工原料。CO2加氫制甲醇技術是碳資源高效循環(huán)利用的有效途徑,CO2穩(wěn)定的化學結構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。探究催化劑表面結構與性能間的構效關系,在理解反應機理的基礎上優(yōu)化催化劑的結構性能是推進催化科學發(fā)展和工業(yè)化應用的重要過程。

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關于提升In2O3催化CO2加氫制甲醇性能的主要手段歸納為五個方面:1,增加活性位點數(shù)量,即通過引入載體提高In2O3的分散度、加快H2活化促進氧空位形成等方式增加活性位點數(shù)目;2,促進H2的活化,即通過負載零價過渡金屬的方式促進H2的解離活化(如Pd, Pt),在加快活性位點形成的同時促進CO2和反應中間體的后續(xù)加氫過程;3,促進CO2的吸附活化,即通過引入ZrO2助劑、調節(jié)In2O3晶體結構等方式增強CO2的吸附活化;4,穩(wěn)定關鍵反應中間體,即通過構建In2O3-ZrO2等界面對甲酸鹽路徑中的反應中間體進行穩(wěn)定;5,引入新的活性位點,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。反應產(chǎn)物(CO和H2O)對催化進程的影響,并對In2O3雙功能催化體系進行討論.

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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),堿性水電解槽和質子交換膜水電解槽在制氫系統(tǒng)設備成本中的占比分別為50%、60%,目前堿性電解槽基本實現(xiàn)國產(chǎn)化,價格為2000~3000 元W,質子交換膜電解槽關鍵技術與材料需依賴進口,價格為7000~12000元/KW。假設年均全負荷運行7200 h,電價為0.2元KWh,則堿性水電解與質子交換膜水電解的制氫成本分別為11.93元kg、11.67元Kkg(其中電費成本是制氫成本構成的主要部分,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,二氧化碳捕集技術可以分為燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒技術。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吸收法。燃燒前捕集和富氧燃燒的適用范圍有限

化學吸收法CO,捕集技術常選用復合胺作吸收劑,其水溶液呈堿性,15%~20%復合胺溶液的pH約為12。CO,為弱酸性氣體,當CO,溶解于復合胺水溶液中時,發(fā)生放熱反應。40 ℃左右,CO,被復合胺溶液吸收成為富液,達到平衡后,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,以得到滿足要求的CO,純度。常壓二氧化碳吸附捕集技術分為鼓風機升壓單元、干燥單元和CO,回收單元三部分,如圖2所示。原料氣經(jīng)鼓風機壓,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行氣體分離,分離的動力是膜兩側的壓強差。目前使用的大部分是有機膜,有機膜的分離系數(shù)高,但使用溫度低且不耐腐蝕,因此有機膜材料的選擇開始得到關注。在一些高溫和高腐蝕的使用環(huán)境,無機膜具有良好的應用前景。無機膜主要有以陶瓷為支撐膜復合一層多孔性金屬分離層的復合膜、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是催化劑。由中科院大連化物所李燦院士團隊開發(fā)應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98.5%,在有機相中的含量達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,甲醇是化學工業(yè)中最重要的基礎原料之一,主要用于生產(chǎn)甲醛、二甲醚、醋酸等有機化工產(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,可以作為內燃機或燃料電池的燃料進行使用。將二氧化碳中的碳、氧資源進行利用,通過加氫合成甲醇可以實現(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)境負擔,促進人類社會的可持續(xù)發(fā)展。另一方面,該技術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,實現(xiàn)氫資源的儲存。


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