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    甲醇作為化學工業的基礎原料可實現碳資源的循環利用

    2019-08-20

    甲醇是化學工業中重要的基礎原料之一,主要用于生產甲醛、二甲醚、醋酸等化工產品,也可用作生產烯烴(乙烯、丙烯),芳烴(苯、甲苯、二甲苯),汽油等化學品或燃料,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,可以作為內燃機或燃料電池的燃料使用。將二氧化碳中的碳、氧資源進行利用,通過加氫過程合成甲醇,有助于實現碳資源的循環利用并減少對化石能源、資源的依賴,同時減輕環境負擔。

    由于二氧化碳難以活化,因此高效催化劑的研發是實現二氧化碳加氫制甲醇過程的研究重點。課題組通過多年的系統研究,對銅基催化劑的設計與制備、催化劑的構效關系、反應工藝、二氧化碳活化和加氫反應機理等方面均有了深入的認識。

    低濃度甲醇廢水處理和回用工程的工藝流程。來自生產車間的工藝冷凝液和尿素水解水混合后,其水溫較高,大約在50-60℃之間,為了給后續的單元提供更好的工作條件,設計中采用換熱器對混合液進行冷卻。

    混合液在曝氣罐中的曝氣增加了水中的溶解氧含量,為生物活性炭分解廢水中的有機污染物提供了更好的條件;同時曝入的空氣還可對混合液進一步降溫。

    實驗表明,工藝冷凝液和尿素水解水混合后,會產生一種黃色絮狀物,它可能會堵塞活性炭的孔隙并抑制生物工程菌的分解作用。為了降低該黃色絮狀物的影響,在生物活性炭過濾罐之前設置盤式過濾機,以去除雜質和減輕生物炭濾罐的處理負荷。

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    固定化濾罐中裝有人工固定化生物活性炭,主要是利用活性炭較大的比表面積來吸附水中類似甲醇的小粒子有機污染物;而吸附在活性炭上的高效生物工程菌對甲醇等有機污染物具有很強的氧化分解能力,可以有效地降解甲醇等有機物。

    人工固定化生物活性炭去除甲醇等有機物的過程包括活性炭的吸附和工程菌的生物降解兩方面,活性炭的吸附作用可以在較高的水流速度和較短的接觸時間內將低濃度的甲醇吸附在其孔隙內;生長固定在活性炭表面及其孔隙內的的工程菌以甲醇作為營養源并將其分解。吸附和生物降解的有機結合既延長了活性炭的壽命,又為工程菌分解甲醇提供了便利的條件。

    隨著我國大氣污染問題日益受到社會的高度關注,國家大力推進能源多元化戰略。國內外許多鍋爐研究機構都將目光投向了清潔、廉價的代用燃料,船用燃料也成為使用甲醇燃料的新興領域之一。

    甲醇用途廣泛,是基礎的有機化工原料和質燃料。主要應用于精細化工、塑料等領域,也是農藥、醫藥的重要原料之一。雖然目前甲醇制烯烴為消耗甲醇的大下游,然而甲醇燃料占比14%,位居第二。就甲醇未來下游而言,甲醇鍋爐、船用燃料等新興下游應用更值得關注。

    甲醇燃料的前景還是相當光明的。這是由于甲醇分子式比煤炭、汽油、柴油的分子式單一,其燃燒排放非常清潔,沒有顆粒物(PM2.5、PM10)、臭氧、二氧化硫、CO、汞及其化合物。醇基清潔燃料可以替代煤炭、汽柴油,可極大緩解困繞我國的大氣污染。貧油、少氣、多煤是我國現階段能源結構的主要特點,因此,甲醇作為煤化工的重要衍生產品,是目前公認的極具前途的替代燃料之一。


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