2024年5月，中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)化工園區(qū)工作委員會(huì)啟動(dòng)了“綠色化工園區(qū)適用技術(shù)”的申報(bào)工作，共有57項(xiàng)技術(shù)報(bào)名，經(jīng)過(guò)材料初審共有30項(xiàng)技術(shù)進(jìn)入專(zhuān)家審核階段。2025年3月，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家綜合評(píng)議，最終選取綜合評(píng)分前20項(xiàng)技術(shù)入選“2024—2025年（第四批）綠色化工園區(qū)適用技術(shù)”。
中國(guó)化工園區(qū)平臺(tái)將定期更新，介紹這20項(xiàng)綠色化工園區(qū)適用技術(shù)，以期助力推進(jìn)全國(guó)綠色化工園區(qū)建設(shè)工作。
化碳加氫制綠色甲醇——魯西化工集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)介紹
二氧化碳加氫制甲醇具有顯著的減碳效應(yīng)。采用二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)，每噸甲醇可以吸收轉(zhuǎn)化1.375噸二氧化碳，減碳效應(yīng)非常明顯，能為國(guó)家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和企業(yè)實(shí)現(xiàn)碳減排任務(wù)做出重大貢獻(xiàn)。甲醇可以直接作為船用、車(chē)用燃料，也可作為重要的化工原料進(jìn)一步合成烯烴、芳烴及含氧化合物等化學(xué)品，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳循環(huán)和“甲醇經(jīng)濟(jì)”。
魯西化工集團(tuán)股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)魯西化工)成立于1976年，1998年8月在深圳證券交易所掛牌上市，2020年加入中國(guó)中化控股有限責(zé)任公司。多年來(lái)，公司積極響應(yīng)貫徹國(guó)家“調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式”的號(hào)召，抓住新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換工程的發(fā)展機(jī)遇，淘汰落后產(chǎn)能，堅(jiān)持安全發(fā)展、綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展，大力調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，全力建設(shè)魯西特色的化工產(chǎn)業(yè)園，走出了一條“一體化、集約化、園區(qū)化、智能化”的園區(qū)發(fā)展之路，實(shí)現(xiàn)了從化肥向化工、從基礎(chǔ)化工向化工新材料的轉(zhuǎn)型，逐步形成了煤化工、鹽化工、氟硅化工、化工新材料的產(chǎn)業(yè)鏈條，發(fā)展成為集化工新材料、基礎(chǔ)化工、化肥、裝備制造及科技研發(fā)于一體的綜合性化工企業(yè)。
西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)西南院）是中國(guó)中化低碳化工研究中心的依托單位，致力于碳捕集、碳資源高效轉(zhuǎn)化利用、氫能/可再生能源、化工過(guò)程減碳等低碳技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。西南院是全國(guó)“低壓合成甲醇工藝及催化劑”技術(shù)依托單位。近40年以來(lái)，西南院持續(xù)對(duì)中低壓合成甲醇工藝進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化開(kāi)發(fā)，包括煤制甲醇、天然氣制甲醇、焦?fàn)t氣制甲醇工藝以及其他工業(yè)排放氣制甲醇工藝等，先后承擔(dān)完成數(shù)十套、總產(chǎn)能超過(guò)1300萬(wàn)噸的甲醇裝置的設(shè)計(jì)和工程總承包。西南院甲醇催化劑與甲醇合成技術(shù)先后獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和化工部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，已成功應(yīng)用于130余套甲醇裝置，總產(chǎn)能超過(guò)3000萬(wàn)噸/年。
2022年，魯西化工聯(lián)合西南院開(kāi)展了5000t/年二氧化碳加氫制甲醇中試研究，中試裝置于2023年1月一次開(kāi)車(chē)成功，各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。2023年6月，聯(lián)合開(kāi)發(fā)的“低能耗兩段式二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)”順利通過(guò)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)委員會(huì)一致認(rèn)為：該成果總體技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平，其中催化劑性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
技術(shù)特點(diǎn)
在技術(shù)研發(fā)過(guò)程中，西南院面對(duì)傳統(tǒng)催化劑CO2轉(zhuǎn)化效率低、選擇性差、易失活等問(wèn)題，攻克了CO2及中間體碳氧鍵高效活化與定向轉(zhuǎn)化等科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，研制出XNC-316型二氧化碳加氫制用醇專(zhuān)有高效催化劑。同時(shí)開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低能耗兩段式二氧化碳加氫制甲醇工藝，通過(guò)甲醇合成與精餾高低位熱量耦合，實(shí)現(xiàn)了熱量完全自給。為驗(yàn)證CO2轉(zhuǎn)化技術(shù)的先進(jìn)性，魯西化工建設(shè)并運(yùn)行5000t/a工業(yè)試驗(yàn)裝置，在相對(duì)溫和條件下，CO2總轉(zhuǎn)化率大于99%、甲醇總選擇性大于99%，每噸甲醇消耗1.43噸二氧化碳和0.19噸氫氣，核心技術(shù)指標(biāo)處于國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平。
該工藝具有以下技術(shù)特點(diǎn)：
（1）CO2加氫制甲醇技術(shù)采用兩段甲醇合成工藝，顯著提升CO2加氫制甲醇整體轉(zhuǎn)化效率，降低循環(huán)比以及裝置投資，從而提升甲醇生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
（2）甲醇分離采用反應(yīng)熱回收與精餾用能耦合以及高溫分離工藝，進(jìn)一步提升了CO2加氫制甲醇整體轉(zhuǎn)化效率，并降低了甲醇合成的能量消耗。
（3）自主開(kāi)發(fā)的XNC-316型CO2加氫制甲醇催化劑具有CO2單程轉(zhuǎn)化效率高、甲醇選擇性好及穩(wěn)定性?xún)?yōu)良等特點(diǎn)，其整體性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
目前已完成10萬(wàn)噸級(jí)CO2加氫制甲醇工業(yè)裝置工藝包開(kāi)發(fā)，可提供10-500kt/a成套工藝技術(shù)，擁有催化劑研制、工藝開(kāi)發(fā)、工程設(shè)計(jì)及總承包綜合優(yōu)勢(shì)，可提供全流程CO2制甲醇整體解決方案。已申請(qǐng)二氧化碳加氫制甲醇相關(guān)發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)，已授權(quán)2項(xiàng)；申請(qǐng)實(shí)用新型專(zhuān)利5項(xiàng)，已授權(quán)5項(xiàng)。牽頭制訂CO2制甲醇相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，參與團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制4項(xiàng)。
技術(shù)適用性
二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)提供一種減少二氧化碳排放、實(shí)現(xiàn)碳中和的“化工解決方案”，其工業(yè)應(yīng)用效果體現(xiàn)在以下幾方面。
（1）開(kāi)辟了一條規(guī)模化、適用范圍廣、市場(chǎng)容量大、經(jīng)濟(jì)性好的二氧化碳減排路徑。
二氧化碳加氫制甲醇工藝易于大型化，適合規(guī)模化生產(chǎn)。目前主要推廣規(guī)模為10-30萬(wàn)噸/年，遠(yuǎn)期二氧化碳加氫制甲醇單系列裝置規(guī)模可以達(dá)到百萬(wàn)噸級(jí)。
二氧化碳加氫制甲醇的主要原料是氫氣和二氧化碳，氫氣來(lái)自可再生能源電解水制氫或工業(yè)尾氣富余氫氣；二氧化碳來(lái)自各種含碳尾氣捕集，來(lái)源非常廣泛。
甲醇目前主要作為化工原料，產(chǎn)能超過(guò)1億噸/年；二氧化碳加氫生產(chǎn)的綠色甲醇可以作為能源使用，預(yù)計(jì)未來(lái)可以達(dá)到2.5億噸的規(guī)模，市場(chǎng)潛力非常巨大。隨著可再生能源發(fā)電、電解水制氫和二氧化碳捕集技術(shù)的不斷進(jìn)步，二氧化碳加氫制甲醇的成本將不斷降低，加上碳稅等政策的出臺(tái)，甲醇生產(chǎn)成本有望降至3000元/噸以下，接近甚至低于目前煤制甲醇成本，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也將為客戶(hù)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益。
（2）通過(guò)二氧化碳加氫制甲醇這個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將風(fēng)光電等可再生能源、二氧化碳捕集、甲醇燃料及甲醇下游產(chǎn)品有機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳高效轉(zhuǎn)化與循環(huán)。
目前風(fēng)電、光電已形成規(guī)模，且仍處于高速發(fā)展階段，但受電力輸送、氫氣來(lái)源、氫氣運(yùn)輸?shù)认拗疲瑹o(wú)法充分利用，造成了棄風(fēng)棄光情況，影響了發(fā)電企業(yè)的收益。二氧化碳捕集也開(kāi)始大規(guī)模示范，但用途端存在瓶頸，用于驅(qū)油受區(qū)域和運(yùn)輸限制，去封存則成本太高。
二氧化碳加氫制甲醇可同時(shí)解決風(fēng)光電消耗和二氧化碳利用的問(wèn)題，并通過(guò)延伸下游產(chǎn)品或作為綠色燃料，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的高效轉(zhuǎn)化與循環(huán)。
應(yīng)用效果
以甲醇總產(chǎn)能累計(jì)推廣應(yīng)用200萬(wàn)噸/年計(jì)算，二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)的應(yīng)用具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益。
1、經(jīng)濟(jì)效益
采用該技術(shù)的生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)將甲醇產(chǎn)品作為能源出售，或者進(jìn)一步通過(guò)延伸產(chǎn)品鏈得到以綠色甲醇為原料的綠色材料。200萬(wàn)噸/年甲醇可為企業(yè)每年帶來(lái)新增營(yíng)業(yè)收入60-80億元，產(chǎn)品鏈延伸后營(yíng)業(yè)收入還將進(jìn)一步增加。
該技術(shù)的應(yīng)用可大量消納可再生能源電力，如風(fēng)電、光電、水電等，實(shí)現(xiàn)可再生能源的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)，帶動(dòng)上游可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。200萬(wàn)噸/年綠氫和二氧化碳合成甲醇年可消納可再生能源電力240億度，可為上游再生能源發(fā)電企業(yè)帶來(lái)每年電力銷(xiāo)售收入50-60億元。
2、環(huán)保效益
200萬(wàn)噸/年甲醇可直接消納二氧化碳約280萬(wàn)噸/年，間接減少二氧化碳排放400萬(wàn)噸/年（以甲醇碳排放先進(jìn)指標(biāo)2噸CO2/噸甲醇計(jì)），具有顯著的減碳效果。
3、社會(huì)效益
二氧化碳高效轉(zhuǎn)化制甲醇率先在化工行業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行的二氧化碳末端治理方案，能起到很好的示范效果，可以鼓勵(lì)促進(jìn)各行業(yè)進(jìn)行各種減碳路徑探索。
二氧化碳制得的綠色甲醇可用作車(chē)用、船用等燃料，可以減少我國(guó)石油的對(duì)外依存度，是保障我國(guó)能源安全的重要路徑之一。
