Первый длинный

15 сентября 2022 г.

Кристина Лотц, Институт солнечных энергетических систем Фраунгофера ISE

Метанол играет важную роль в промышленности как товарный химикат и в настоящее время считается одним из ключевых энергоносителей в растущей водородной экономике. Однако традиционное производство метанола из угля и природного газа приводит к большому количеству выбросов парниковых газов. В рамках проекта Carbon2Chem партнеры из промышленности, исследований и научных кругов поставили перед собой задачу изучить процессы производства метанола из промышленных газов на примере сталелитейной промышленности.

Впервые долговременная стабильность синтеза метанола из реального, очищенного доменного газа была продемонстрирована на мини-заводе Fraunhofer ISE с производственной мощностью десять литров в сутки в общей сложности более 5000 часов. В 2018 году компания Thyssenkrupp предоставила обоснование концепции производства метанола из доменного газа, используемого в этом проекте.

Синтез ископаемого метанола и производство стали доменным способом на основе угля являются причиной значительных выбросов парниковых газов CO2. Объединение этих двух процессов позволяет нам заменить метанол из чистого ископаемого топлива путем реакции зеленого водорода с выбросами от производства стали. «Обязательства по Парижскому климатическому соглашению могут быть выполнены только путем объединения промышленных секторов. Мы должны объединить выбросы, которых трудно избежать, в цикл», - объясняет доктор технических наук. Ахим Шаадт, руководитель отдела термохимических процессов Fraunhofer ISE.

Проект Carbon2Chem, запущенный в 2016 году, исследует процессы преобразования технологических газов сталелитейной промышленности в основные химические вещества. «В Carbon2Chem инновационные силы промышленности, прикладных исследований и университетов объединяются для быстрого достижения реализуемого, системно оптимизированного общего решения», — говорит Луис Ф. Пьедра-Гарза из Thyssenkrupp Steel Europe.

Компания Fraunhofer ISE, которая уже десять лет работает в области синтеза метанола, при разработке мини-завода опиралась на простую и надежную технологическую концепцию. Он основан на двух неохлаждаемых адиабатических реакторах и промышленной рециркуляции непрореагировавших газов. Установка была введена в опытную эксплуатацию на баллонных газах на Fraunhofer ISE во Фрайбурге в 2017 году, а в 2019 году была переведена на пилотный завод Carbon2Chem в Дуйсбурге.

Выхлопные газы соседнего металлургического комбината очищаются в системе газоочистки от Thyssenkrupp Industrial Solutions с использованием катализаторов и сорбентов специальной химической компании Clariant и не содержат каталитических ядов для последующего синтеза.

«Персонал Thyssenkrupp Uhde Engineering Services обеспечивает круглосуточную работу системы газоочистки. Сталелитейный завод работает в три смены, поэтому газа всегда достаточно. Таким образом, у нас есть идеальные условия для непрерывной работы в масштабе пилотного завода», — объясняет Макс Хадрич. , руководитель группы Power to Liquids в Fraunhofer ISE.

Всего за более чем 5000 часов работы на объекте было произведено более 1500 литров метанола-сырца. Основное внимание уделялось использованию очищенного доменного газа, на долю которого приходится наибольшая доля — 85% — газов сталелитейных заводов. В ходе длительного испытания, продолжавшегося более 3000 часов, не было обнаружено значительного снижения активности катализатора. Это свидетельствует о хорошем функционировании катализатора и конструкции установки. «Carbon2Chem и сотрудничество с Fraunhofer ISE обеспечивают идеальную основу для демонстрации эффективности наших промышленных катализаторов синтеза метанола MegaMax для эффективной и стабильной конверсии технологических газов с высоким содержанием CO2», — говорит д-р Андреас Гейсбауэр из партнера проекта Clariant.