[01914490]CO2加氢热催化制甲醇技术

为设计高效 CO2加氢制甲醇催化剂，团队优先对 CO2加氢制甲醇反应的机理进行了研究，经过研究分析，发现反应温度和压力是改变反应热力学平衡的重要因素，低温、高压是推进反应向正向进行的有利条件，现有催化剂在甲醇选择性等方面性能明显不足。因此亟需开发在低温下具有高CO2转化能力或甲醇选择性的催化剂。为此，团队基于吸附强化理论，设计研发了系列促进 CO2 向甲醇的高效精准转化催化剂，为方便催化剂的工业化应用，还设计研发了一系列反应条件温和、高效、长寿命、易合成的工业催化 CO2 转化为甲醇的催化剂。团队针对基于吸附强化理论研发的催化剂进行了表征分析和性能测试，结果表明，相较于传统催化剂，具有吸附增强作用的催化剂 BET 比表面积和铜表面积均明显提升；在反应温度为 250℃、反应压力为 2.5 MPa（较传统工业反应条件（5 MPa）降低 2.5 MPa）的条件下，甲醇选择性83.4%。单位活性成分的甲醇产率较商用催化剂大幅提高 73.9%，单位活性位点甲醇的时空产率约为商用催化剂的 2 倍，可节省原料气体压缩能耗 61.3%。为推广 CO2 加氢制甲醇技术工艺的工业化应用，团队耦合前期钢铁企业 CO2 捕集工艺，对 CO2 加氢合成甲醇工艺进行建模并优化，实现了基 于钢铁厂余热利用的 CO2捕集耦合绿氢制甲醇的工艺系统集成。通过对系 7统的技术经济性分析，发现氢气价格对甲醇成本影响最大。在不征收碳税 情况下，氢气价格为 2.57 CNY/kg 时，甲醇成本达到商业甲醇水平。