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每日转化利用二氧化碳60吨,还能生产20多万标方合成气,他们是怎么做到的?

2019/10/24 5:14:54

每日转化利用二氧化碳60吨,还能生产20多万标方合成气,他们是怎么做到的?

当全世界聚焦二氧化碳排放带来的温室效应之时,把二氧化碳作为一种碳资源来利用,成为了许多科学家追求的目标。近日,全球首套万方级甲烷二氧化碳自热重整制合成气装置,在山西潞安集团煤制油基地实现稳定运行超过1000小时,日产合成气高达20多万标方,日转化利用二氧化碳高达60吨。

全球首套万方级甲烷二氧化碳自热重整制合成气装置。采访对象提供

 

合成气是以一氧化碳和氢气为主要组分的重要原料气,可以合成甲醇、费托油蜡、乙二醇、乙醇、醋酸等化工产品。该技术由中科院上海高等研究院、山西潞安矿业(集团)有限责任公司和荷兰壳牌石油工业公司联合开发。

 

二氧化碳与甲烷是典型的温室气体,也是重要的含碳资源。传统的甲烷蒸汽重整方法,利用大量的水和甲烷发生反应,虽然可以制备合成气,但同时也会产生二氧化碳。相比这一传统方法,甲烷二氧化碳重整几乎不消耗水,而是大量利用二氧化碳,降低能耗的同时缓解温室气体减排压力,因此受到全世界的广泛关注。然而,由于加入了二氧化碳,使得反应过程特别容易积碳,抗积碳催化剂和专用反应器的研发被公认为是实现该技术工业化的关键,尚未发现国内外相关机构关于该技术工业侧线或示范规模的研究报告。

 

上海高等研究院低碳转化科学与工程重点实验室张军博士介绍,经过对催化剂失活机理的深入研究,课题组在催化剂抗积碳稳定性方面取得了重大进展,该团队开发的新型纳米镍基催化剂具有抗积炭和抗烧结双功能,可以促进二氧化碳的活化及其与甲烷的高效反应。在模拟工况下稳定运行超过5000小时。

 

反应器内结构与催化剂的优化匹配是成功的另一个重要因素。这就像好马要配好鞍,合适的反应器提高了催化剂的使用效率。在此基础上,该技术可以拓展至甲烷水蒸气重整和多重整应用,也就是在甲烷二氧化碳重整反应中引入一定量的水,就可以根据合成气下游产品的具体要求,实现合成气中一氧化碳和氢气比例的灵活调变。因此,该技术适用于常规或非常规天然气(富含二氧化碳的海上天然气、页岩气)的转化利用,也适用于煤化工和冶金行业驰放气的利用。

 

日前,中国石油和化学工业联合会对这一技术与工业侧线试验装置进行了72小时连续运行标定。专家们一致认为,该研究实现了二氧化碳的高效资源化利用以及合成气比例的灵活可调,建议尽快开展工业化应用推广。

中国石油和化学工业联合会对甲烷二氧化碳重整进行72小时技术标定。采访对象提供

 

中科院上海高等研究院项目负责人孙予罕表示,这一技术具有完全自主知识产权,不仅为富含二氧化碳的天然气的规模化利用奠定重要的技术基础,也将对煤化工产业的低碳化发展做出重大创新。目前,合作三方正在进行该技术的商业评估,并就全球化的商业推广应用达成了一致意见。