全面分析甲醇制氫過程中存在的安全風險,如甲醇的毒性、氫氣的易燃易爆性、高溫高壓反應條件等帶來的風險,并針對這些風險提出了系統(tǒng)的安全管理措施和風險防控策略。從設(shè)備安全設(shè)計、操作規(guī)程制定、人員培訓、應急救援預案等多個方面構(gòu)建安全管理體系,為甲醇制氫項目的安全穩(wěn)定運行提供保障,填補了該領(lǐng)域在安全管理方面研究的部分空白。
在實際反應過程中,甲醇與水蒸氣的混合氣體在一定的溫度(通常為 200 - 300℃)壓力(1 - 5MPa)條件下,通過裝填有催化劑的反應器。常見的催化劑有銅基催化劑,其活性中心能夠吸附甲醇和水蒸氣分子,使它們在催化劑表面發(fā)生活化。甲醇分子在催化劑表面發(fā)生裂解,生成一氧化碳和氫氣(rightleftharpoons CO + 2H_{2})。
接著,一氧化碳與水蒸氣發(fā)生水煤氣變換反應,(CO + H_{2}Orightleftharpoons CO_{2} + H_{2}),進一步生成氫氣,提高氫的產(chǎn)率。通過控制反應溫度、壓力以及原料的摩爾比((H_{2}O)與(CH_{3}OH\)摩爾比一般為 1.0 - 5.0 )等條件,可以優(yōu)化反應的進行,提高甲醇的轉(zhuǎn)化率和氫氣的選擇性。
在實際應用中,甲醇裂解制氫常與其他反應過程相結(jié)合,形成聯(lián)合制氫工藝,以充分發(fā)揮其優(yōu)勢,滿足不同場景下對氫氣的需求。與傳統(tǒng)制氫方式相比,甲醇制氫技術(shù)在儲存運輸、環(huán)保性、成本等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。在儲存運輸方面,氫氣是一種極難儲存和運輸?shù)臍怏w,它具有低密度、高擴散性和易燃易爆等特性。
同時,甲醇的蒸汽壓較低,揮發(fā)性相對較小,安全性較高,減少了運輸過程中的安全隱患。環(huán)保性上,甲醇制氫過程相對清潔。以甲醇水蒸氣重整制氫為例,其主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳,相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法,如煤炭氣化制氫,在煤炭氣化過程中,除了產(chǎn)生氫氣和二氧化碳外,還會產(chǎn)生大量的一氧化碳、硫化氫、粉塵等污染物,對環(huán)境造成嚴重危害。
目前,我國甲醇產(chǎn)能世界前列,煤炭、天然氣等化石能源均可作為甲醇的生產(chǎn)原料,使得甲醇的供應充足且成本可控。而傳統(tǒng)的水電解制氫,由于其耗電量,電價在制氫成本中占比高達 70% - 80%,導致制氫成本居高不下 。