二氧化碳捕集与甲醇合成项目投资立项报告可研报告

回收的中约用于生产其它化学品，用于提高油采收率，用于制冷，用于饮料碳酸化，其他应用领域占。

可以看出用于合成其它化学品的应用前景最为广阔。

图二氧化碳的应用分布产品确定以化工的角度看，将捕获的二氧化碳用于合成经济价值更高的化工产品，是最具发展的途径。

而生产有机产品中应当多元化发展，尤其应该注意生产大宗化工原料，以便形成规模性利用。

目前以二氧化碳为原料能够合成的有机产品主要有甲醇二甲醚碳酸丙烯酯碳酸乙烯酯聚碳酸酯等。

考虑到碳酸丙烯酯碳酸乙烯酯聚碳酸酯的市场需求量小甲醇市场需求量巨大二甲醚潜在用量大，但是现实需求量并不大。

而且以二氧化碳为原料合成二甲醚的工艺相对于合成甲醇更难实现。

考虑到重庆本地长寿化工园区有富余的氢气，因此初步确定二氧化碳的后续利用为加氢制取甲醇。

甲醇的用途极为广泛，在有机合成中，仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原料。

目前甲醇的合成方法主要还是合成气合成甲醇。

如果能用从烟气捕集来的二氧化碳替代天然气作为合成甲醇的原料则可大幅降低成本，同时达到二氧化碳的减排。

年三井化学杯第四届大学生化工设计竞赛可行性研究因此最终确定甲醇为本项目的最终产品。

甲醇物性甲醇有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。

表甲醇的物理化学性质英文名号号化学式摩尔质量外观无色液体密度熔点沸点在水中的溶解度互溶酸解离常数黏度分子偶极矩危险性警示性质标准词安全建议标准词闪点年三井化学杯第四届大学生化工设计竞赛可行性研究临界温度临界压力临界密度国内外发展现状世界甲醇发展状况世界甲醇产能分布。

世界甲醇生产主要集中在天然气丰富的地区，如特立尼达智利新西兰沙特和俄罗斯，中国已成为世界甲醇主要生产地区，中国甲醇主要以煤炭为原料。

其中亚太地区的生产能力为万年，约占世界总生产能力的，中东及非洲地区的生产能力为万年约占总生产能力的，北美地区的生产能力仅为万年，约占总生产能力的，南美地区的生产能力为万年，约占总生产能力的，世界其他地区的生产能力为万吨年，约占世界总生产能力的。

图世界甲醇产能分布全球范围内甲醇需求展望。

由于甲醇下游产品需求增长的推动，未来五年世界甲醇需求量将以年均增长率速度增长，其中甲基丙烯酸甲酯需求增速为年，醋酸需求增速年，加上直接作燃料等新用途不包括甲基叔丁基醚。

此外甲醇最大用途的甲醛需求将以年三井化学杯第四届大学生化工设计竞赛可行性研究年增速增长。

预计到年，世界甲醇生产能力将达到约万，年达到约万，供应能力大于市场需求，竞争将会加剧，些不具竞争力的小装臵或原料价格较高地区的甲醇装臵将关闭。

根据未来甲醇装臵建设趋势，世界甲醇的生产中心正在向南美沙特伊朗和我国转移同时这些国家和地区甲醇产品的目标市场主要是针对亚太地区和中国。

中国甲醇发展状况国内甲醇产业布局。

中国甲醇生产主要集中在华南华东和华北地区，所占比例分别为和。

年，国内甲醇产能最大的省份是山东，产能超过万吨年，约占全国甲醇总产能的其次是河南和内蒙古，产能分别为万吨年和万吨年。

另外，河北陕西山西等省份的甲醇产能也都超过了万吨年，四川省的甲醇产能也接近万吨年。

随着些新项目的投产，预计年国内甲醇产能超过万吨年的地区将达到个，其中河南和内蒙古将成为甲醇生产企业最为集中的地区，甲醇产能将分别达到万吨年和万吨年。

图我国甲醇产能分布国内甲醇消费布局。

从国内各主要地域甲醇表观消费情况来看，华东地区为全国消费第重镇，该地市场年内甲醇消费总量占全国总产，几乎占据国内半壁江山，之所以如此主要是该地下游甲醛冰醋酸对原料需求明显高于其他地区华北地区凭借着稳定的甲醛需求及快速发展的二甲醚甲醇汽油需求，年内脱碳工艺中常常存在些问题，如稳定性较差，作为肥料施加到土壤里以后，很快就会分解释放，使其重新返回到大气中。

醇胺法醇胺法吸收速率快吸收效率高，工艺发展时间长，技术成熟。

但醇胺存在定的降解和腐蚀性。

首先热钾碱法在常压下吸收二氧化碳速率缓慢，对烟气加压后有较好的吸收效果，考虑到吸收的烟气量巨大，如采用加压吸收，能耗太大，操作成本太高，因此不适宜本项目。

其次对于氨水吸收法，其吸收的二氧化碳最终还是以二氧化碳的形式回到了大气，违背了捕集二氧化碳的初衷。

醇胺法虽然存在定的降解与腐蚀性，但是可以通过向吸收剂中添加缓蚀剂钒酸钠来缓解其对设备的腐蚀通过加入抗氧化剂亚硫酸钠醋酸铜来有效降低醇胺吸收剂的降解问题。

综上所述本项目最终选定的化学吸收法为醇胺法。

吸收剂的选择不同的醇胺溶液在相同的浓度对二氧化碳的脱除率不同，下是各种醇胺溶液对二氧化碳的脱除率的差异，见下图。

年三井化学杯第四届大学生化工设计竞赛可行性研究图不同醇胺溶液常压下对烟气中二氧化碳的脱除率考虑到本项目对烟气中二氧化碳的脱除率要高于，最终选择乙醇胺作为本项目的二氧化碳的吸收剂。

捕集技术的确定结合二氧化碳的捕集路线和捕集法的比较，本项目选择采用燃烧后捕集，以醇胺法吸收二氧化碳，吸收剂采用乙醇胺。

其理由如下本项目是在已有燃煤电厂的基础上实施二氧化碳捕集，采用其燃烧后的烟气作为原料。

富氧燃烧，燃烧前脱碳以及化学链燃烧技术都需要对原电厂本身进行较大的改进，不适用于本项目，因此采用燃烧后捕集。

电厂烟气二氧化碳的摩尔分率在左右，分压低，同时后续制甲醇工段对二氧化碳的纯度有定的要求。

而化学吸收法具有吸收速度快吸收能力强处理量大的优点。

综合考虑应该采用化学吸收法。

考虑到醇胺法具有吸收速率快，吸收效率高，发展时间长，技术成熟易行等优点。

因此本项目采用醇胺法。

吸收剂的选择。

乙醇胺具有单位质量吸收二氧化碳量大的特点，且在广泛的浓度内对二氧化碳的脱除率较高。

考虑到本项目对二氧化碳的脱除率在以上，综合考虑选择乙醇胺作为吸收剂。

选定的方案为用溶液吸收二氧化碳。

年三井化学杯第四届大学生化工设计竞赛可行性研究第六章甲醇合成技术因本项目的原料为捕集的二氧化碳，即原料路线已经确定。

本章对甲醇合成技术的介绍主要集中在甲醇反应器和催化剂的选择上。

以下将主要对主流反应器和催化剂进行介绍比较以及筛选。

合成反应介绍催化剂副反应催化剂副反应催化剂以上是二氧化碳加氢合成甲醇反应的主反应和两个最主要的副反应。

反应器的选择甲醇合成反应器的类型很多，很难将其准确分类。

以下主要介绍集中比较主流的反应器。

主流反应器的介绍冷激型反应器冷激型甲醇合成塔是针对使用型铜基催化剂的时空产率低催化剂用量大床层控温困难催化剂易失活等缺陷而开发的种绝热型轴向流动的低压合成反应器，其结构简单，由塔体喷头菱形分布器等组成。

合成气预热到进入反应器，段间用菱形分布器将冷激气喷人床层中间降温。

根据规模大小，反应器般有个床层，典型的是个，上面个为分开的轴向流床，最下方为轴径向流床，在条件下合成甲醇。

与高压反应器相比，该类反应器的优点是结构简单，塔内未设臵电加热器或换热器，催化剂利用效率较高由于采用菱形分布器，保证了反应气体和冷激气体的均匀混合，使同床层温差控制变得容易适用于大型年三井化学杯第四届大学生化工设计竞赛可行性研究化甲醇装臵，易于安装维修高活性高选择性催化剂选择余地大，可使用国内外生产的多种型号催化剂，如美国和催化剂，生产的催化剂，西南化工研究院开发的和兰化院生产的系列催化剂等。

该类反应器的缺点是床层温度随其高度的变化而不同，床层温度波动较大，致使不同高度的催化剂活性不同，催化剂的整体活性不能有效发挥，其时空产率和经济效益表现较低温度控制不好时，易导致催化剂局部过热而影响催化剂的使用寿命反应器结构松散，出口的甲醇浓度低，导致大部分原料气不能参与合成反应，必须保持倍左右的循环气量，压缩功能耗高约占总能耗的，同时相同产能的反应器体积比反应器大，其次性投资也比的多能源利用不合理，不能回收反应热，产品综合能耗较高④催化剂时空产率不高，用量大。

管壳型甲醇合成塔德国公司开发设计的管壳式甲醇合成反应器是种轴向流动的低压反应器。

该反应器采用管壳式结构，操作条件是压力，温度。

反应器内部类似列管式换热器，列管内装催化剂，管外为沸腾水，反应热很快被沸水移走。

种气体分别呈轴向流动。

合成塔壳程的锅炉水是自然循环的，通过控制沸腾水的蒸汽压力，可以保持恒定的反应温度。

这种合成塔温度几乎是恒定的，从而有效地抑制了副反应，延长了催化剂的使用寿命。

该塔使用高含量铜基催化剂时，可达到较高的单程转化率，其最大生产能力为。

根据国内应用的情况来看，大部分催化剂均可使用，对生产影响不大。

与反应器相比，该反应器的优点是热量利用合理，可副产大量低压蒸汽，每吨甲醇最大可产蒸汽，可用于驱动离心式压缩机，也可用于天然气蒸汽转化，满足甲醇装臵的蒸汽需求，装臵投产后不需外供蒸汽合成反应几乎是在等温条件下进行，反应器除去有效的热量，可允许较高的气体，采用低循环气流限制了最高反应温度，使反应等温进行，副反应少，粗甲醇杂质少，用双塔精馏技术精制即可达到国家标准催化剂床层温度容易控制，不同床层的温差较小，操作平稳出口甲醇浓度较高甲醇含量约，总的循环气量比几乎少同产能下，催化剂用量较少。

该反应器的缺点是其壳体和管板反应管之间采用焊接结构，为消除热应力，对塔体的制造材料要求均比较高，结构复杂，制造难度大，维护成本高因采用列管式，列管占用了反应器大量的空间，使得催化剂的装填量仅占反应器的由于管内外传热温差较小，所需传热面积大，比冷面年三井化学杯第四届大学生化工设计竞赛可行性研究达该反应器用副产蒸汽直接从催化剂床层移热，由于受蒸汽压力限制，在催化剂后期难以提高使用温度限于列管长度，扩大生产时，只能增加列管数量，扩大反应器的尺寸，生产操作弹性较小。

日本东洋公司反应器反应器是日本东洋公司与体本三井化学公司联合开发的种多段间接冷却的径向反应器，由壳体催化剂床层催化剂筐列管及集气盒组成。

反应器内装有个直径较小的内胆用以改变物料流向，在其中心，轴向安装个带外壳的集束管，用于收集反应后的气体，外壳开有直径小于催化剂颗粒的小孔，收集的反应气沿径向从外壳上的小孔流入，管束内通过反应后的高温气体。

反应器内还装有冷却管束和催化剂托架，沿轴心均匀布臵。

冷却管