摘要
二氧化碳是主要的温室气体，随着工业的不断发展，其排放量显著增加。将工业烟气中的大量二氧化碳转化为高附加值产品被认为是应对气候变化和能源高速消耗的有效措施。传统工业中的二氧化碳加氢制甲醇工艺能源利用效率不高，需采用多能互补的方式实现新能源与传统能源的深度融合。本文对二氧化碳制甲醇过程进行工艺流程模拟，设计并优化了二氧化碳直接加氢制甲醇与太阳能风能电解水制氢工艺流程。 (1)采用Aspen Plus软件进行系统设计与参数优化，以5000 t/a二氧化碳为基础，建立了二氧化碳直接加氢制甲醇工艺流程。该工艺反应单元使用Cu/Zn/Al/Zr催化剂反应合成,通过在Aspen中完善该催化剂反应动力学后对反应条件进行优化。结果显示:优化的反应温度、压力以及空速分别为501 K、50 bar、5.9 m3/kgcat·h;C元素有效利用率99.82％;经过循环后全流程甲醇产率72.69％。 (2)结合宁夏天元锰业集团有限公司300000 t/a电解金属锰技改项目联产10000 t/a二氧化碳制甲醇过程进行工艺流程模拟，建立了二氧化碳直接加氢制甲醇与太阳能风能电解水制氢工艺流程，并通过TRNSYS软件模拟设计了配套光伏发电系统。结果显示:工艺能源利用效率(34.78％)高于基准S2P工艺(11％);甲醇全流程产率(72.61％)高于基准S2P工艺(66％)、天然气制甲醇(72％)、煤制甲醇(37％);年利润增长6.7102×107 $,且可减少温室气体排放。
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