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《中國煤化工》
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二氧化碳加氫制甲醇工藝的“冰火兩重天”
作者: | 來源:國家煤化工網 | 時間:2021-09-14

背景:進入2021年中央經濟工作會議將“做好碳達峰、碳中和工作”作為2021年八項重點任務之一,這對現代煤化工行業的影響重大而深遠。同時對煤化工行業節能環保、清潔生產、清潔能源提出更高要求。而甲醇作為煤化工行業碳排放大戶,在國家雙碳戰略的背景下,一方面,大型企業加速技術升級可實現高效化、低碳化,適應新時代減排要求。從另一方面,一些新技術新工藝也在此環境下應運而生。其中以二氧化碳加氫制甲醇項目為代表的甲醇新技術引起市場關注。

目前看二氧化碳加氫至甲醇技術仍處初級應用階段,缺乏商業推廣的應用范圍。二氧化碳加氫制甲醇技術可提供比煤炭更清潔的原料,在降低全球溫室氣體排放的同時減少當地空氣和水源的污染。從工業生產中回收氫氣和合成氣,增加產品價值,減少碳排放。但受限于催化劑存在轉化率和選擇性較差,及經濟效益有待考量方面,其仍停留在社會效益上,后期的推廣及發展有待于技術的進一步提升及政府出臺鼓勵優惠政策及補貼等。

一、海外二氧化碳加氫制甲醇工藝發展

2009年日本三井化學株式會社斥資1600萬美元建成全球首套100噸/年二氧化碳加氫制甲醇中試裝置并獲得成功,但此后并未投入商業運行。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(CRI),從工業排放物中提取二氧化碳,然后合成甲醇。公司從2008年開始研發二氧化碳加氫制甲醇,至2012年甲醇產能1300噸,2014年甲醇產能擴展到4000噸。公司用可再生能源制的氫氣或化工行業副產的氫氣與二氧化碳作用制成甲醇,替代汽柴油燃料,實現交通能源近零碳,是為綠色甲醇。

2021年美國Fairway Methanol合資企業130萬噸甲醇正在進行的擴建項目,使用回收的二氧化碳 (CO2) 作為原料,來生產甲醇,擴建后甲醇裝置達到162萬噸/年,將消耗18萬噸/年的二氧化碳。生產中使用的氫氣通過該地區的工業電網獲得,同時從回收的二氧化碳中生產甲醇的成本與其現在從天然氣中生產甲醇的正常成本相當。

目前看海外技術能用于商業運行的技術仍以冰島碳循環利用公司(CRI)的ETL技術相對較為先進,此技術將可再生能源發電和二氧化碳轉化為甲醇,形成低碳運輸燃料,這是一條行之有效的解決途徑。這項技術可實現把碳收集起來與氫氧合成甲醇,甲醇燃燒后又變成碳、氧、氫,這樣就形成循環、持續的綠色清潔能源。

二、中國現階段二氧化碳加氫制甲醇應用情況

中國自2016年以來,中科院山西煤化所、中科院上海高等研究院等均有在做二氧化碳加氫制甲醇技術研發,而真正有計劃進行商業投資的是安陽順利環保科技有限公司,其甲醇11萬噸/年和聯產LNG7萬噸/年二氧化碳加氫制甲醇項目于2020年7月動工,計劃2021年年底投產。

以順成集團二氧化碳加氫制甲醇項目為例,企業采用集團內焦化廠及石灰廠等排出工業廢氣中捕集的CO2為主要碳源,通過氨法吸收二氧化碳,同時利用焦爐氣副產氫氣反應合成甲醇。項目建成后年吸收溫室氣體二氧化碳16萬噸,年間接減排約60萬噸二氧化碳。2021年6月順成集團和吉利集團合作建設“順吉新能源商用車改裝廠項目”將推動其甲醇產品需求消耗及綠色環保利用。

三、二氧化碳加氫制甲醇技術未來發展展望

項目優點:二氧化碳加氫制甲醇技術可提供比煤炭更清潔的原料,在降低全球溫室氣體排放的同時減少當地空氣和水源的污染。二是提高電廠利用率,利用供需不匹配而過剩的電能彈性電解水制氫,與CO2合成甲醇,不僅削峰填谷,提高設備利用率,而且增強了電網的穩定性,減少碳排放。三是從工業生產中回收氫氣和合成氣,和二氧化碳反應生成甲醇,增加產品價值,減少碳排放。

存在問題:目前二氧化碳加氫制甲醇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均在攻關高效催化劑及相應技術。裝置投入成本較高,缺乏商業運行實踐。以河南順成裝置為例,11萬噸低碳甲醇裝置項目一期總投資約合人民幣7億元。相比于傳統的工藝造價較高。二氧化碳加氫制甲醇作為一種新技術,需要政府的支持與激勵。一些專家建議政府出臺鼓勵使用清潔燃料的政策,比如增加二氧化碳和PM2.5排放的稅收,為資本投資項目建設審批提供便利,對第一套示范設備提供必要的幫助等。

同時市場對二氧化碳加氫制甲醇項目成本問題較為關心,據隆眾資訊了解,河南順產集團內部人士透露,其二氧化碳加氫制甲醇裝置成本方面,將比目前市場甲醇成本低200-300元/噸。而對其提供技術支持的上海麥芬隆公司總經理稱,項目要根據企業自身裝置情況及建設中所需投入資金成本來綜合考慮,來核算其最終生產成本。市場人士更多認為這項技術仍停留在社會效益上,經濟效益仍需裝置投產后觀測。


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