全球CO2加氫制甲醇典型項目進展

目前，國內(nèi)外均已開展較多二氧化碳加氫制甲醇項目。國外部分項目投產(chǎn)較早，已實現(xiàn)商業(yè)化，近些年又有新項目開工建設(shè)。相較之下，國內(nèi)相關(guān)項目起步較晚，但發(fā)展迅速。部分國內(nèi)項目引進外國技術(shù)，相關(guān)項目已經(jīng)成功投產(chǎn)，部分采用國內(nèi)自研催化劑的示范項目已成功運行。

國外 CO2 制甲醇項目

（1）冰島國際碳循環(huán)公司 (CRI) 建立了全球第一個將二氧化碳廢氣用作甲醇生產(chǎn)原料的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)設(shè)施。冰島George Olah可再生甲醇工廠于2011年正式投入使用。該工廠采用CRI公司的Emissions-to-Liquids（ETL）技術(shù)，利用地?zé)犭姀S可再生電力水解氫氣，捕集電廠排放煙氣中的二氧化碳并進行純化，然后將二氧化碳和氫氣在Cu/ZnO/Al2O3催化劑作用下進行反應(yīng)生成甲醇，最后使用地?zé)嵴羝M行蒸餾，完成凈化和除水，產(chǎn)出成品級甲醇。該項目每年可利用約5600噸二氧化碳生產(chǎn)約4000噸甲醇。

此外，CRI正籌劃在挪威北部Finnfjord硅鐵廠附近建設(shè)一座新的甲醇生產(chǎn)工廠。該工廠將采用硅鐵廠排放的二氧化碳和使用可再生電力電解水產(chǎn)生的氫氣作為原材料，并基于CRI的液體排放 (ETL) 技術(shù)進行生產(chǎn)，設(shè)計年產(chǎn)甲醇10萬噸。項目預(yù)計于2023年開工建設(shè)。

（2）美國Fairway Methanol公司位于得克薩斯州Pasadena，由日本三井公司和美國塞拉尼斯公司合資成立，主要經(jīng)營甲醇生產(chǎn)。2021年3月，該公司宣布將利用回收的CO2作為生產(chǎn)甲醇的原料。項目建成后，將每年回收得克薩斯州臨近工廠的18萬噸CO2，增產(chǎn)甲醇13萬噸。

（3）North-C-Methanol綠色甲醇項目位于比利時。項目于2020年啟動，使用海上風(fēng)電和63兆瓦的電解槽制取氫氣和氧氣，氧氣用于當(dāng)?shù)氐匿撹F行業(yè)。風(fēng)電制取的氫氣與當(dāng)?shù)毓I(yè)企業(yè)碳捕集得到的CO2生產(chǎn)甲醇，年產(chǎn)4.5萬噸甲醇。

（4）瑞典電力燃料公司Liquid Wind和丹麥公用事業(yè)公司共同投資建設(shè)的名為FlagshipONE的綠色甲醇項目已經(jīng)在瑞典東北部?rnsk?ldsvik市得到了環(huán)境許可，預(yù)計將于2024年投產(chǎn)，每年生產(chǎn)5萬噸綠色甲醇。

FlagshipONE計劃與附近熱電廠合作，回收二氧化碳并進行循環(huán)利用，與可再生電力電解水產(chǎn)生的綠氫反應(yīng)生產(chǎn)綠色甲醇。該項目主要服務(wù)于海事部門，為當(dāng)?shù)卮疤峁┚G色燃料。

除上述項目外，在北美和亞洲還有新項目正處于建設(shè)階段。表2列舉了目前國外二氧化碳加氫制甲醇項目情況。

國內(nèi) CO2 制甲醇項目

我國是全球最大的甲醇生產(chǎn)國和消費國，2021年甲醇總產(chǎn)能9738.5萬噸，產(chǎn)量7816.38萬噸，占世界市場份額的33.57%。表3列舉了目前國內(nèi)的二氧化碳加氫制甲醇項目情況。

2020年9月，世界首臺5000噸/年二氧化碳加氫制甲醇工業(yè)試驗裝置在海南省東方市海洋石油富島有限公司達(dá)到穩(wěn)定運行。該項目采用了由中國科學(xué)院上海高等研究院團隊構(gòu)建的納米限域結(jié)構(gòu)的銅基催化劑，該催化劑具有高活性、高選擇性和高穩(wěn)定性的優(yōu)點。

從經(jīng)濟角度來看，這一實驗成果可以成功替代進口催化劑，使催化劑成本大幅度降低。技術(shù)上，該催化劑可顯著提高CO2轉(zhuǎn)化率，使得項目產(chǎn)能相比同類工藝提升約2%。該項目的兩臺裝置每年可降低1萬噸的CO2排放。

2020年1月17日，中國科學(xué)院大連化物研究所和蘭州新區(qū)石化產(chǎn)業(yè)投資有限公司合作的首臺千噸級太陽能燃料合成示范項目在蘭州新區(qū)綠色化工園區(qū)試運行成功。該項目由太陽能光伏發(fā)電、電解水制氫和二氧化碳加氫合成甲醇三個基本單元構(gòu)成，總占地約289畝，總投資約1.4億元。該項目基于大連化物研究所李燦院士團隊開發(fā)的兩項關(guān)鍵技術(shù)，即電解水制氫和二氧化碳加氫制甲醇。

項目配套建設(shè)總功率為10兆瓦光伏發(fā)電站為制氫設(shè)備供能，通過2臺1000 m3/h的電解水制氫設(shè)備，其制氫能耗低至4.0-4.2度電/方氫，是目前世界上規(guī)模化堿性電解水制氫的最低能耗。

二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)則采用大連化物研究所李燦團隊自主研發(fā)的固溶體雙金屬氧化物催化劑（ZnO/ZrO2），該催化劑可實現(xiàn)二氧化碳高選擇性、高穩(wěn)定性加氫合成甲醇。其中單程甲醇選擇性大于90%，催化劑運行3000小時性能衰減小于2%。

2020年，安陽順利環(huán)保科技有限公司二氧化碳制綠色低碳甲醇聯(lián)產(chǎn)液化天然氣（LNG）項目裝置開始建設(shè)。該項目采用了冰島CRI公司的專有綠色甲醇合成工藝和國內(nèi)新型的焦?fàn)t煤氣凈化冷凍法分離LNG和CO2捕集技術(shù)。煤氣經(jīng)過壓縮、凈化、深冷分離、甲醇合成和精餾等工序，生產(chǎn)綠色低碳甲醇聯(lián)產(chǎn)LNG。

項目位于河南省安陽市殷都區(qū)銅冶鎮(zhèn)，于2020年7月開工。建成達(dá)產(chǎn)后，預(yù)計每年可綜合利用焦?fàn)t煤氣3.6億Nm3，生產(chǎn)甲醇11萬噸，聯(lián)產(chǎn)LNG7萬噸，并減少CO2排放0.44億Nm3，具有良好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。該項目已于2023年2月投產(chǎn)。

2021年，江蘇斯?fàn)柊钍邢薰九c冰島CRI公司簽署了協(xié)議，將建設(shè)一座年產(chǎn)15萬噸的二氧化碳制甲醇工廠，形成“二氧化碳捕集利用-綠色甲醇-新能源材料”產(chǎn)業(yè)鏈。項目預(yù)計將于2023年投產(chǎn)。該項目通過對工業(yè)尾氣中的二氧化碳進行回收和利用，采用冰島CRI公司的ETL專有綠色甲醇合成工藝，將二氧化碳進行加氫合成甲醇。

之后，該項目將依托江蘇帆船集團的甲醇制烯烴（MTO）裝置和位于連云港的下游工廠進行深度加工，生產(chǎn)2萬噸光伏面板的核心組件材料光伏級EVA樹脂，并可生產(chǎn)5000萬平方米的光伏膜。最終，該項目將實現(xiàn)裝機量達(dá)到5GW的光伏發(fā)電，每年可產(chǎn)出60-90億度電。