二氧化碳加氢制甲醇工艺的“冰火两重天”
作者：化小北 来源：煤化工信息网 浏览次数：1562次 更新时间：2021-09-13
背景：进入2021年中央经济工作会议将“做好碳达峰、碳中和工作”作为2021年八项重点任务之一，这对现代煤化工行业的影响重大而深远。同时对煤化工行业节能环保、清洁生产、清洁能源提出更高要求。而甲醇作为煤化工行业碳排放大户，在国家双碳战略的背景下，一方面，大型企业加速技术升级可实现高效化、低碳化，适应新时代减排要求。从另一方面，一些新技术新工艺也在此环境下应运而生。其中以二氧化碳加氢制甲醇项目为代表的甲醇新技术引起市场关注。
目前看二氧化碳加氢至甲醇技术仍处初级应用阶段，缺乏商业推广的应用范围。二氧化碳加氢制甲醇技术可提供比煤炭更清洁的原料，在降低全球温室气体排放的同时减少当地空气和水源的污染。从工业生产中回收氢气和合成气，增加产品价值，减少碳排放。但受限于催化剂存在转化率和选择性较差，及经济效益有待考量方面，其仍停留在社会效益上，后期的推广及发展有待于技术的进一步提升及政府出台鼓励优惠政策及补贴等。
一、海外二氧化碳加氢制甲醇工艺发展
2009年日本三井化学株式会社斥资1600万美元建成全球首套100吨/年二氧化碳加氢制甲醇中试装置并获得成功，但此后并未投入商业运行。目前全球唯一工业在产的二氧化碳加氢制甲醇项目是冰岛碳循环利用公司（CRI），从工业排放物中提取二氧化碳，然后合成甲醇。公司从2008年开始研发二氧化碳加氢制甲醇，至2012年甲醇产能1300吨，2014年甲醇产能扩展到4000吨。公司用可再生能源制的氢气或化工行业副产的氢气与二氧化碳作用制成甲醇，替代汽柴油燃料，实现交通能源近零碳，是为绿色甲醇。
2021年美国Fairway Methanol合资企业130万吨甲醇正在进行的扩建项目，使用回收的二氧化碳 (CO2) 作为原料，来生产甲醇，扩建后甲醇装置达到162万吨/年，将消耗18万吨/年的二氧化碳。生产中使用的氢气通过该地区的工业电网获得，同时从回收的二氧化碳中生产甲醇的成本与其现在从天然气中生产甲醇的正常成本相当。
目前看海外技术能用于商业运行的技术仍以冰岛碳循环利用公司（CRI）的ETL技术相对较为先进，此技术将可再生能源发电和二氧化碳转化为甲醇，形成低碳运输燃料，这是一条行之有效的解决途径。这项技术可实现把碳收集起来与氢氧合成甲醇，甲醇燃烧后又变成碳、氧、氢，这样就形成循环、持续的绿色清洁能源。
二、中国现阶段二氧化碳加氢制甲醇应用情况
中国自2016年以来，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氢制甲醇技术研发，而真正有计划进行商业投资的是安阳顺利环保科技有限公司，其甲醇11万吨/年和联产LNG7万吨/年二氧化碳加氢制甲醇项目于2020年7月动工，计划2021年年底投产。
以顺成集团二氧化碳加氢制甲醇项目为例，企业采用集团内焦化厂及石灰厂等排出工业废气中捕集的CO2为主要碳源，通过氨法吸收二氧化碳，同时利用焦炉气副产氢气反应合成甲醇。项目建成后年吸收温室气体二氧化碳16万吨，年间接减排约60万吨二氧化碳。2021年6月顺成集团和吉利集团合作建设“顺吉新能源商用车改装厂项目”将推动其甲醇产品需求消耗及绿色环保利用。
三、二氧化碳加氢制甲醇技术未来发展展望
项目优点：二氧化碳加氢制甲醇技术可提供比煤炭更清洁的原料，在降低全球温室气体排放的同时减少当地空气和水源的污染。二是提高电厂利用率，利用供需不匹配而过剩的电能弹性电解水制氢，与CO2合成甲醇，不仅削峰填谷，提高设备利用率，而且增强了电网的稳定性，减少碳排放。三是从工业生产中回收氢气和合成气，和二氧化碳反应生成甲醇，增加产品价值，减少碳排放。
存在问题：目前二氧化碳加氢制甲醇的催化剂存在转化率和选择性较差的问题，为此国内外一些企业与研究机构均在攻关高效催化剂及相应技术。装置投入成本较高，缺乏商业运行实践。以河南顺成装置为例，11万吨低碳甲醇装置项目一期总投资约合人民币7亿元。相比于传统的工艺造价较高。二氧化碳加氢制甲醇作为一种新技术，需要政府的支持与激励。一些专家建议政府出台鼓励使用清洁燃料的政策，比如增加二氧化碳和PM2.5排放的税收，为资本投资项目建设审批提供便利，对第一套示范设备提供必要的帮助等。
同时市场对二氧化碳加氢制甲醇项目成本问题较为关心，据隆众资讯了解，河南顺产集团内部人士透露，其二氧化碳加氢制甲醇装置成本方面，将比目前市场甲醇成本低200-300元/吨。而对其提供技术支持的上海麦芬隆公司总经理称，项目要根据企业自身装置情况及建设中所需投入资金成本来综合考虑，来核算其最终生产成本。市场人士更多认为这项技术仍停留在社会效益上，经济效益仍需装置投产后观测。
