绿色甲醇 “双碳”背景下的清洁能源新范式

 

根据原料的来源，绿色甲醇主要分为二氧化碳与可再生能源制取的绿氢制甲醇（也可称为电制甲醇）和生物质制甲醇两大类。其中，生物质制甲醇又可以分为生物质气化制甲醇和生物质发酵制甲醇。

 

•二氧化碳与绿氢制甲醇

 

二氧化碳与绿氢制甲醇是利用可再生电力电解水制绿氢，再以捕集的二氧化碳为原料，通过二氧化碳加氢制取甲醇，可分为直接加氢和间接加氢两条路线。

 

直接加氢是二氧化碳通过一步加氢制甲醇，该路线存在热力学平衡限制，二氧化碳平衡转化率在20%左右，反应条件温和，甲醇选择性较低，通常在70%~80%。

 

间接加氢是二氧化碳先经过逆水煤气变换（RWGS）制一氧化碳，一氧化碳再进一步加氢制甲醇。间接加氢路线可突破热力学平衡限制，显著提高二氧化碳转化率和甲醇收率，但需要较高的反应温度，且工艺流程更加复杂。冰岛碳循环公司（CRI）最早实现二氧化碳直接加氢制甲醇的商业化应用，国内中国科学院大连化学物理研究所（直接法）、中国科学院上海高等研究院（直接法）、西南化工研究院（间接法）等已完成千吨级工业示范。当前，该技术主要面临二氧化碳捕集、绿氢制备及储运成本高等问题。

 

•生物质气化制甲醇

 

生物质气化制甲醇技术是将秸秆、木屑、玉米芯、稻壳、稻草和城市固体废物等生物质气化，然后通过变换和脱碳得到碳氢比一定的合成气来制备甲醇。

 

我国拥有丰富的生物质资源，可以高效利用这些生物质资源制甲醇，但在生物质气化项目中，生物质原料的大规模和稳定供应是项目成功的关键，目前暂未实现大规模工业应用。如何获得组成稳定、惰性气体含量低的高品质合成气是目前甲醇项目面临的主要问题，同时还要开发焦油处理、废水处理等配套技术。

 

•生物质发酵制甲醇

 

生物质发酵制甲醇是利用微生物将生物质厌氧发酵产生的沼气，通过甲烷重整转化成氢气与一氧化碳，并合成甲醇。当前该技术面临的主要问题包括：厌氧发酵过程的总体效率和反应速率较低，使得厌氧发酵以小型生产装置为主；沼气除含有甲烷外，还含有大量的二氧化碳、硫化氢、水蒸气等，目前脱硫技术还有较大提升空间；甲烷-水蒸气重整与甲烷-二氧化碳重整的反应还需要在催化剂、反应速率等方面提升。2024年10月，中国石油大庆炼化公司生物质天然气制绿色甲醇项目获得了我国首张发酵工艺ISCC证书。 本+文+内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 t a np ai fan g.com