制甲醇，世紀(jì)森朗智能設(shè)備有釜式加氫裝置與固定床反應(yīng)裝置，甲醇作為生產(chǎn)高附加值化學(xué)品且便于運輸?shù)闹匾虚g體，是現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展中重要的化工原料。CO2加氫制甲醇技術(shù)是碳資源高效循環(huán)利用的有效途徑，CO2穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)需要在較高溫度下獲得足夠的活化能量，催化劑在該過程中扮演著十分重要的角色。探究催化劑表面結(jié)構(gòu)與性能間的構(gòu)效關(guān)系，在理解反應(yīng)機理的基礎(chǔ)上優(yōu)化催化劑的結(jié)構(gòu)性能是推進催化科學(xué)發(fā)展和工業(yè)化應(yīng)用的重要過程。

關(guān)于提升In2O3催化CO2加氫制甲醇性能的主要手段歸納為五個方面：1，增加活性位點數(shù)量，即通過引入載體提高In2O3的分散度、加快H2活化促進氧空位形成等方式增加活性位點數(shù)目；2，促進H2的活化，即通過負載零價過渡金屬的方式促進H2的解離活化（如Pd, Pt），在加快活性位點形成的同時促進CO2和反應(yīng)中間體的后續(xù)加氫過程；3，促進CO2的吸附活化，即通過引入ZrO2助劑、調(diào)節(jié)In2O3晶體結(jié)構(gòu)等方式增強CO2的吸附活化；4，穩(wěn)定關(guān)鍵反應(yīng)中間體，即通過構(gòu)建In2O3-ZrO2等界面對甲酸鹽路徑中的反應(yīng)中間體進行穩(wěn)定；5，引入新的活性位點，即通過形成In-M（M=Pd, Ni等）合金相，提升其固有催化性能并與In2O3之間產(chǎn)生協(xié)同作用提升其催化性能。反應(yīng)產(chǎn)物（CO和H2O）對催化進程的影響，并對In2O3雙功能催化體系進行討論.

綠色甲醇工藝裝置主要由四部分組成:光伏或核能發(fā)電裝置、電解水制氫氣裝置、二氧化碳捕集裝置和二氧化碳催化加氫制甲醇裝置。發(fā)電裝置技術(shù)較為成熟，主要研究電解水制氫氣裝置、二氧化碳捕集裝置和二氧化碳催化加氫制甲醇裝置。

1. 電解水制氫氣裝置：電解水制氫氣主要有兩條路線:堿性水電解法和質(zhì)子交換膜(PEM)水電解法。

電解水制氫氣裝置，電解槽是制氫設(shè)備成本中的主要部分，據(jù)國際能源署(IEA)數(shù)據(jù)，堿性水電解槽和質(zhì)子交換膜水電解槽在制氫系統(tǒng)設(shè)備成本中的占比分別為50%、60%，目前堿性電解槽基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，價格為2000~3000 元W，質(zhì)子交換膜電解槽關(guān)鍵技術(shù)與材料需依賴進口，價格為7000~12000元/KW。假設(shè)年均全負荷運行7200 h，電價為0.2元KWh，則堿性水電解與質(zhì)子交換膜水電解的制氫成本分別為11.93元kg、11.67元Kkg(其中電費成本是制氫成本構(gòu)成的主要部分，占比分別為82%和45%)，已無限接近于煤化工制氫成本(12元kg)。未來可通過降低PEM 水電解槽的材料成本、提高電解槽的效率和壽命等途徑進一步降低制氫成本。

2.二氧化碳捕集裝置

二氧化碳捕集裝置，根據(jù)二氧化碳分離過程在系統(tǒng)中的位置和不同的循環(huán)方式，二氧化碳捕集技術(shù)可以分為燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒技術(shù)。燃燒后捕集又分為吸附法、吸收法、膜分離法。其中吸附法分為變溫吸附法(TSA)、變壓吸附法(PSA)、變電吸附法(ESA);吸收法又有物理吸收法和化學(xué)吸收法。燃燒前捕集和富氧燃燒的適用范圍有限

化學(xué)吸收法CO,捕集技術(shù)常選用復(fù)合胺作吸收劑，其水溶液呈堿性，15%~20%復(fù)合胺溶液的pH約為12。CO,為弱酸性氣體，當(dāng)CO,溶解于復(fù)合胺水溶液中時，發(fā)生放熱反應(yīng)。40 ℃左右，CO,被復(fù)合胺溶液吸收成為富液，達到平衡后，將富液加熱至100 ℃左右使之分解，釋放出CO2，同時溶液成為貧液，降溫后可循環(huán)使用。

二氧化碳捕集裝置，吸附法可通過沸石和活性炭小球作為吸附劑，采用兩級加壓吸附真空解吸(VPSA)過程處理電廠煙道氣中CO,的吸附捕集技術(shù)，以得到滿足要求的CO,純度。常壓二氧化碳吸附捕集技術(shù)分為鼓風(fēng)機升壓單元、干燥單元和CO,回收單元三部分，如圖2所示。原料氣經(jīng)鼓風(fēng)機壓，除去原料氣中50%水分，經(jīng)冷卻分液后輸送至干燥單元，經(jīng)變溫吸附(TSA)干燥后，進入CO,回收單元。加熱干燥后，采用真空泵抽真空得到二氧化碳產(chǎn)品。

膜分離法是利用不同氣體分子的不同滲透率進行氣體分離，分離的動力是膜兩側(cè)的壓強差。目前使用的大部分是有機膜，有機膜的分離系數(shù)高，但使用溫度低且不耐腐蝕，因此有機膜材料的選擇開始得到關(guān)注。在一些高溫和高腐蝕的使用環(huán)境，無機膜具有良好的應(yīng)用前景。無機膜主要有以陶瓷為支撐膜復(fù)合一層多孔性金屬分離層的復(fù)合膜、分子篩膜、碳膜等。

3. 二氧化碳加氫制甲醇

二氧化碳加氫制甲醇裝置，綠色甲醇裝置的核心技術(shù)是催化劑。由中科院大連化物所李燦院士團隊開發(fā)應(yīng)用于甲醇合成的氧化鋅-二氧化鋯(Zn0-ZrOz)雙金屬固溶體氧化物催化劑，反應(yīng)壓力為7 MPa左右，溫度為300 ℃左右，氫氣與二氧化碳的摩爾比為3:1，甲醇總選擇性達98.5%，在有機相中的含量達99.7%。該催化劑克服了傳統(tǒng)銅基催化劑的選擇性低、對硫敏感、易中毒失活等問題，并具有廉價、高選擇性、抗硫中毒、穩(wěn)定性高等特性。

二氧化碳加氫制甲醇，甲醇是化學(xué)工業(yè)中最重要的基礎(chǔ)原料之一，主要用于生產(chǎn)甲醛、二甲醚、醋酸等有機化工產(chǎn)品，也可用作生產(chǎn)烯烴（乙烯、丙烯），芳烴（苯、甲苯、二甲苯），汽油等化學(xué)品或燃料，從而部分緩解對于石油資源的依賴。此外，甲醇還是一種清潔能源，可以作為內(nèi)燃機或燃料電池的燃料進行使用。將二氧化碳中的碳、氧資源進行利用，通過加氫合成甲醇可以實現(xiàn)碳資源的循環(huán)利用，使人類逐步擺脫對日益減少的化石能源的依賴，減輕環(huán)境負擔(dān)，促進人類社會的可持續(xù)發(fā)展。另一方面，該技術(shù)可以與可再生能源電解水制氫、焦化工業(yè)或氯堿工業(yè)銜接，實現(xiàn)氫資源的儲存。