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全球CO2加氫制甲醇典型項(xiàng)目進(jìn)展

2023.06.21 北京

目前，國內(nèi)外均已開展較多二氧化碳加氫制甲醇項(xiàng)目。國外部分項(xiàng)目投產(chǎn)較早，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，近些年又有新項(xiàng)目開工建設(shè)。相較之下，國內(nèi)相關(guān)項(xiàng)目起步較晚，但發(fā)展迅速。部分國內(nèi)項(xiàng)目引進(jìn)外國技術(shù)，相關(guān)項(xiàng)目已經(jīng)成功投產(chǎn)，部分采用國內(nèi)自研催化劑的示范項(xiàng)目已成功運(yùn)行。

國外 CO2 制甲醇項(xiàng)目

（1）冰島國際碳循環(huán)公司 (CRI) 建立了全球第一個(gè)將二氧化碳廢氣用作甲醇生產(chǎn)原料的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)設(shè)施。冰島George Olah可再生甲醇工廠于2011年正式投入使用。該工廠采用CRI公司的Emissions-to-Liquids（ETL）技術(shù)，利用地?zé)犭姀S可再生電力水解氫氣，捕集電廠排放煙氣中的二氧化碳并進(jìn)行純化，然后將二氧化碳和氫氣在Cu/ZnO/Al2O3催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)生成甲醇，最后使用地?zé)嵴羝M(jìn)行蒸餾，完成凈化和除水，產(chǎn)出成品級甲醇。該項(xiàng)目每年可利用約5600噸二氧化碳生產(chǎn)約4000噸甲醇。

此外，CRI正籌劃在挪威北部Finnfjord硅鐵廠附近建設(shè)一座新的甲醇生產(chǎn)工廠。該工廠將采用硅鐵廠排放的二氧化碳和使用可再生電力電解水產(chǎn)生的氫氣作為原材料，并基于CRI的液體排放 (ETL) 技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)甲醇10萬噸。項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2023年開工建設(shè)。

（2）美國Fairway Methanol公司位于得克薩斯州Pasadena，由日本三井公司和美國塞拉尼斯公司合資成立，主要經(jīng)營甲醇生產(chǎn)。2021年3月，該公司宣布將利用回收的CO2作為生產(chǎn)甲醇的原料。項(xiàng)目建成后，將每年回收得克薩斯州臨近工廠的18萬噸CO2，增產(chǎn)甲醇13萬噸。

（3）North-C-Methanol綠色甲醇項(xiàng)目位于比利時(shí)。項(xiàng)目于2020年啟動(dòng)，使用海上風(fēng)電和63兆瓦的電解槽制取氫氣和氧氣，氧氣用于當(dāng)?shù)氐匿撹F行業(yè)。風(fēng)電制取的氫氣與當(dāng)?shù)毓I(yè)企業(yè)碳捕集得到的CO2生產(chǎn)甲醇，年產(chǎn)4.5萬噸甲醇。

（4）瑞典電力燃料公司Liquid Wind和丹麥公用事業(yè)公司共同投資建設(shè)的名為FlagshipONE的綠色甲醇項(xiàng)目已經(jīng)在瑞典東北部?rnsk?ldsvik市得到了環(huán)境許可，預(yù)計(jì)將于2024年投產(chǎn)，每年生產(chǎn)5萬噸綠色甲醇。

FlagshipONE計(jì)劃與附近熱電廠合作，回收二氧化碳并進(jìn)行循環(huán)利用，與可再生電力電解水產(chǎn)生的綠氫反應(yīng)生產(chǎn)綠色甲醇。該項(xiàng)目主要服務(wù)于海事部門，為當(dāng)?shù)卮疤峁┚G色燃料。

除上述項(xiàng)目外，在北美和亞洲還有新項(xiàng)目正處于建設(shè)階段。表2列舉了目前國外二氧化碳加氫制甲醇項(xiàng)目情況。

國內(nèi) CO2 制甲醇項(xiàng)目

我國是全球最大的甲醇生產(chǎn)國和消費(fèi)國，2021年甲醇總產(chǎn)能9738.5萬噸，產(chǎn)量7816.38萬噸，占世界市場份額的33.57%。表3列舉了目前國內(nèi)的二氧化碳加氫制甲醇項(xiàng)目情況。

2020年9月，世界首臺5000噸/年二氧化碳加氫制甲醇工業(yè)試驗(yàn)裝置在海南省東方市海洋石油富島有限公司達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行。該項(xiàng)目采用了由中國科學(xué)院上海高等研究院團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的納米限域結(jié)構(gòu)的銅基催化劑，該催化劑具有高活性、高選擇性和高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。

從經(jīng)濟(jì)角度來看，這一實(shí)驗(yàn)成果可以成功替代進(jìn)口催化劑，使催化劑成本大幅度降低。技術(shù)上，該催化劑可顯著提高CO2轉(zhuǎn)化率，使得項(xiàng)目產(chǎn)能相比同類工藝提升約2%。該項(xiàng)目的兩臺裝置每年可降低1萬噸的CO2排放。

2020年1月17日，中國科學(xué)院大連化物研究所和蘭州新區(qū)石化產(chǎn)業(yè)投資有限公司合作的首臺千噸級太陽能燃料合成示范項(xiàng)目在蘭州新區(qū)綠色化工園區(qū)試運(yùn)行成功。該項(xiàng)目由太陽能光伏發(fā)電、電解水制氫和二氧化碳加氫合成甲醇三個(gè)基本單元構(gòu)成，總占地約289畝，總投資約1.4億元。該項(xiàng)目基于大連化物研究所李燦院士團(tuán)隊(duì)開發(fā)的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，即電解水制氫和二氧化碳加氫制甲醇。

項(xiàng)目配套建設(shè)總功率為10兆瓦光伏發(fā)電站為制氫設(shè)備供能，通過2臺1000 m3/h的電解水制氫設(shè)備，其制氫能耗低至4.0-4.2度電/方氫，是目前世界上規(guī)?；瘔A性電解水制氫的最低能耗。

二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)則采用大連化物研究所李燦團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的固溶體雙金屬氧化物催化劑（ZnO/ZrO2），該催化劑可實(shí)現(xiàn)二氧化碳高選擇性、高穩(wěn)定性加氫合成甲醇。其中單程甲醇選擇性大于90%，催化劑運(yùn)行3000小時(shí)性能衰減小于2%。

2020年，安陽順利環(huán)?？萍加邢薰径趸?/span>制綠色低碳甲醇聯(lián)產(chǎn)液化天然氣（LNG）項(xiàng)目裝置開始建設(shè)。該項(xiàng)目采用了冰島CRI公司的專有綠色甲醇合成工藝和國內(nèi)新型的焦?fàn)t煤氣凈化冷凍法分離LNG和CO2捕集技術(shù)。煤氣經(jīng)過壓縮、凈化、深冷分離、甲醇合成和精餾等工序，生產(chǎn)綠色低碳甲醇聯(lián)產(chǎn)LNG。

項(xiàng)目位于河南省安陽市殷都區(qū)銅冶鎮(zhèn)，于2020年7月開工。建成達(dá)產(chǎn)后，預(yù)計(jì)每年可綜合利用焦?fàn)t煤氣3.6億Nm3，生產(chǎn)甲醇11萬噸，聯(lián)產(chǎn)LNG7萬噸，并減少CO2排放0.44億Nm3，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益。該項(xiàng)目已于2023年2月投產(chǎn)。

2021年，江蘇斯?fàn)柊钍邢薰九c冰島CRI公司簽署了協(xié)議，將建設(shè)一座年產(chǎn)15萬噸的二氧化碳制甲醇工廠，形成“二氧化碳捕集利用-綠色甲醇-新能源材料”產(chǎn)業(yè)鏈。項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2023年投產(chǎn)。該項(xiàng)目通過對工業(yè)尾氣中的二氧化碳進(jìn)行回收和利用，采用冰島CRI公司的ETL專有綠色甲醇合成工藝，將二氧化碳進(jìn)行加氫合成甲醇。

之后，該項(xiàng)目將依托江蘇帆船集團(tuán)的甲醇制烯烴（MTO）裝置和位于連云港的下游工廠進(jìn)行深度加工，生產(chǎn)2萬噸光伏面板的核心組件材料光伏級EVA樹脂，并可生產(chǎn)5000萬平方米的光伏膜。最終，該項(xiàng)目將實(shí)現(xiàn)裝機(jī)量達(dá)到5GW的光伏發(fā)電，每年可產(chǎn)出60-90億度電。

文章來源：《潔凈煤技術(shù)》，作者葉之遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)載僅供學(xué)習(xí)參考，版權(quán)歸原作者所有，如有問題，請聯(lián)系我們處理

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