甲醇的多元化生产路径中,绿氢可与多条路径耦合。其中,以煤制甲醇、电炉尾气制甲醇、CO2加氢制甲醇、生物甲醇为例,其中存在一定规模的绿氢需求空间。能景研究认为:对传统煤制甲醇来说,绿氢可帮助满足政策指标要求下实现扩产。使用绿氢替代已有产能中的煤制氢部分,降低煤炭消耗,可腾出一定的能耗、碳排放指标,在无产能指标限制的省份实现扩产。对CO2加氢制甲醇,绿氢对其场景开拓起重要补充作用。国内现有的CO2加氢制甲醇项目多搭配生产副产氢气的炼焦工厂开展,而在开展了CCUS项目却缺乏副产氢的地区,需依靠绿氢作为氢源。对电炉尾气制甲醇、生物甲醇起到补氢增产作用。电炉尾气H2/CO含量比约0.03~0.15,生物质气/汽化气同样碳多氢少,远达不到甲醇合成的2:1要求。而引入绿氢作为补充可提高碳资源利用率提高产能,尤其对生物甲醇,可缓解生物质供应紧张压力。甲醇制氢催化剂的研究还需要进一步探索其在实际应用中的性能。海南推广甲醇制氢催化剂
氢储能是一种新型储能方式,具有调节周期长、储能容量大的优势,在促进可再生能源消纳、电网调峰等应用场景中潜力巨大。氢是宇宙中储量为丰富的元素,也是普通燃料中能量高密度的绿色能源之一,绿氢因其绿色高效的特点而被称为21世纪的“能源”。然而因为技术创新少和成本较高等原因,氢能在工业应用领域的市场规模一直有限。在全球气候加速变化的情境下,氢能逐渐被视为实现碳中和目标的关键燃料。氢能产业全链条包括上、中、下游。氢能产业链的上游为制氢,目前世界上多数氢气来自对化石燃料的加工,属于污染的“灰氢”,在这一制氢过程中采用碳捕集和封存(CCS)技术可使“灰氢”脱碳后变成“蓝氢”。氢能利用的理想状态是“绿氢”,即利用可再生能源通过电解水制氢。目前世界大部分地区生产“蓝氢”的成本低于“绿氢”。四川甲醇裂解甲醇制氢催化剂甲醇制氢催化剂的选择与优化对提高产氢速率至关重要。
工业制氢方案很多,主要有以下几类:(1)煤制氢;(2)天然气制氢;(3)甲醇制氢:包括甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇直裂制氢、甲醇部分氧化制氢;(4)水解制氢(5)富氢气体提纯制氢:各种富氢尾气(氯碱厂副产氢、炼油厂副产氢、合成氨厂副产氢、煤化工副产氢等)。甲醇制氢原理是甲醇和水反应生成氢气和二氧化碳的合成气,再经过PSA提纯,得到高纯度的氢气。该方法原料为甲醇和脱盐水,原料来源方便,在220~280℃下,催化剂上催化转化为组成为主要含氢和二氧化碳转化气;甲醇的单程转化率可达95%以上,氢气的选择性高于99.5%,再利用变压吸附技术,可得到纯度为99.999%的氢气,一氧化碳的含量低于1ppm。
高温重整制氢是一种常用的氢气生产方法,其原理主要涉及到两个步骤:重整反应和水气反应。重整反应是指将碳氢化合物(如天然气、石油、甲醇等)在高温(700-1100C和高压2-30MPa)的条件下通过催化剂的作用,将其分解为一氧化碳和氢气的混合物。这个混合物通常被称为合成气。重整反应的化学反应式如fCH4+H20-CO+3H2CnHm+nH20-nCO+in+m/2)H2在重整反应中,催化剂通常是由铭、铜、锌、铝、镍等元素组成的复合催化剂。这些元素能够促进碳氢化合物的分解,从而提高合成气的产率。水气反应是指将合成气在一定温度(200-400°C)和压力下,通过水气变换反应(CO+H20-CO2+H2)将氧化碳转化为二氧化碳和氢气的混合物。水气反应的化学反应式如下:CO+H20+CO2+H2在水气反应中,催化剂通常是氧化锌、氧化铬、氧化铜等金属氧化物催化剂。这些催化剂能够促进CO和H20的反应,从而提高氢气的产率。综上所述,高温重整制氢的原理是通过重整反应将碳氢化合物分解为一氧化碳甲醇制氢催化剂的制备方法也是研究的重点之一。
甲醇制氢工艺流程简述(1)甲醇裂解部分流程简述甲醇裂解工艺流程见图1,来自储槽的甲醇,与水洗塔底部经减压后的水在原料缓冲罐中按一定比例混合,然后经过原料计量泵加压至2.0MPa后送入甲醇预热换热器与反应产物换热升温,升温后的甲醇水溶液在进入汽化器,用高温导热油加热汽化。汽化后的甲醇、水蒸气接着进入列管式反应器,在其中催化剂的作用下分别进行下列裂解和变换反应,整个反应过程是吸热的,因而反应器和汽化器所需的热量由外部提供。由于蓄热的裂解反应和放热的变换反应同时进行,从而有效的利用了反应热消除了放热反应可能带来的热点问题。从反应器出来的转化气在与反应进料进行换热后,进入冷却器冷却至常温,在分液罐内分离回收冷凝下来的甲醇和水;然后进入水洗塔洗去转化气中夹带的残余甲醇。水洗塔后的转化气在经过分液罐分液后送PSA氢提纯工段。从水净化部分来的软化水进入缓冲罐。经水泵送至水洗塔的顶部,对反应气进行洗涤。塔顶气体经分液罐分液后进入变压吸附(PSA)部分,塔底液返回与原料甲醇混合后在进入原料缓冲罐。催化剂的设计与优化是甲醇制氢过程中的关键环节。安徽资质甲醇制氢催化剂
在未来,甲醇制氢催化剂将会得到更广泛的应用。海南推广甲醇制氢催化剂
甲醇生产中,对人体有毒有害物质较多。一氧化碳(CO):它经过肺渗入人的血液时,与红血球结合成一种不能吸收氧的化合物,人呈“缺氧”状态。急性中毒时的症状是:呼吸困难,失去知觉,痉挛;慢性中毒的症状是:极易疲乏,易激动,不及时抢救,时间一长使人致死。空气中允许CO浓度30mg/m3。甲醇(CH3OH):甲醇为神经毒物,具有的麻醉作用,尤以对视神经危害为严重。饮入5~10毫升可导致严重中毒,10毫升以上即有失明危险。饮入30毫升以上可以致死。它的蒸气在空气中允许浓度为50mg/m3。甲醇主要通过呼吸道吸入其蒸气而侵入人体,也可经消化道及皮肤渗透侵入人体导致中毒。甲醇的毒理作用是因为甲醇在水和血液中具有很高的溶解度,所以通过肺向外排除是缓慢的,甲醇在有机体中缓慢氧化、分解为甲醛及蚁酸,是有剧毒的物质。甲醛可能是损害视网细胞中一些酶的主要原因,蚁酸则是引起酸中毒的原因之一。甲醇侵入人体内,在一定程度上进行缓慢的积累。甲醇对人体的作用可以使血管麻痹,特别是使神经和视网膜损害。另外甲醇蒸气对呼吸道,眼粘膜及皮肤也有一定的刺激作用。海南推广甲醇制氢催化剂
在工业甲醇制氢装置中,催化剂需要承受气流的冲击、颗粒之间的摩擦以及装填和卸料过程中的碰撞等机械作用,这些都会导致催化剂发生机械磨损。机械磨损使催化剂颗粒破碎,产生细粉,不仅会堵塞反应器的管道和床层,增加床层压降,还会导致催化剂的比表面积减小,活性位点暴露不足,从而降低催化剂的活性。此外,破碎的催化剂颗粒还可能随气流带出反应器,造成催化剂的损失。为减轻机械磨损,在催化剂的设计和制备过程中,需要提高催化剂的机械强度。同时,优化反应器的结构和气流分布,减少气流对催化剂的冲击,以及在装填和卸料过程中,采取适当的措施,避免催化剂受到过度的碰撞和摩擦,都能有效延长催化剂的使用寿命。在全球气候加速变化的情境...