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甲醇作为化学工业的基础原料可实现碳资源的循环利用

2019-08-20

甲醇是化学工业中重要的基础原料之一,主要用于生产甲醛、二甲醚、醋酸等化工产品,也可用作生产烯烃(乙烯、丙烯),芳烃(苯、甲苯、二甲苯),汽油等化学品或燃料,从而部分缓解对于石油资源的依赖。此外,甲醇还是一种清洁能源,可以作为内燃机或燃料电池的燃料使用。将二氧化碳中的碳、氧资源进行利用,通过加氢过程合成甲醇,有助于实现碳资源的循环利用并减少对化石能源、资源的依赖,同时减轻环境负担。

由于二氧化碳难以活化,因此高效催化剂的研发是实现二氧化碳加氢制甲醇过程的研究重点。课题组通过多年的系统研究,对铜基催化剂的设计与制备、催化剂的构效关系、反应工艺、二氧化碳活化和加氢反应机理等方面均有了深入的认识。

低浓度甲醇废水处理和回用工程的工艺流程。来自生产车间的工艺冷凝液和尿素水解水混合后,其水温较高,大约在50-60℃之间,为了给后续的单元提供更好的工作条件,设计中采用换热器对混合液进行冷却。

混合液在曝气罐中的曝气增加了水中的溶解氧含量,为生物活性炭分解废水中的有机污染物提供了更好的条件;同时曝入的空气还可对混合液进一步降温。

实验表明,工艺冷凝液和尿素水解水混合后,会产生一种黄色絮状物,它可能会堵塞活性炭的孔隙并抑制生物工程菌的分解作用。为了降低该黄色絮状物的影响,在生物活性炭过滤罐之前设置盘式过滤机,以去除杂质和减轻生物炭滤罐的处理负荷。

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固定化滤罐中装有人工固定化生物活性炭,主要是利用活性炭较大的比表面积来吸附水中类似甲醇的小粒子有机污染物;而吸附在活性炭上的高效生物工程菌对甲醇等有机污染物具有很强的氧化分解能力,可以有效地降解甲醇等有机物。

人工固定化生物活性炭去除甲醇等有机物的过程包括活性炭的吸附和工程菌的生物降解两方面,活性炭的吸附作用可以在较高的水流速度和较短的接触时间内将低浓度的甲醇吸附在其孔隙内;生长固定在活性炭表面及其孔隙内的的工程菌以甲醇作为营养源并将其分解。吸附和生物降解的有机结合既延长了活性炭的寿命,又为工程菌分解甲醇提供了便利的条件。

随着我国大气污染问题日益受到社会的高度关注,国家大力推进能源多元化战略。国内外许多锅炉研究机构都将目光投向了清洁、廉价的代用燃料,船用燃料也成为使用甲醇燃料的新兴领域之一。

甲醇用途广泛,是基础的有机化工原料和质燃料。主要应用于精细化工、塑料等领域,也是农药、医药的重要原料之一。虽然目前甲醇制烯烃为消耗甲醇的大下游,然而甲醇燃料占比14%,位居第二。就甲醇未来下游而言,甲醇锅炉、船用燃料等新兴下游应用更值得关注。

甲醇燃料的前景还是相当光明的。这是由于甲醇分子式比煤炭、汽油、柴油的分子式单一,其燃烧排放非常清洁,没有颗粒物(PM2.5、PM10)、臭氧、二氧化硫、CO、汞及其化合物。醇基清洁燃料可以替代煤炭、汽柴油,可极大缓解困绕我国的大气污染。贫油、少气、多煤是我国现阶段能源结构的主要特点,因此,甲醇作为煤化工的重要衍生产品,是目前公认的极具前途的替代燃料之一。


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