膜分离耦合CO_(2)电催化加氢制甲酸工艺的设计及模拟

作     者：方远鑫 肖武 姜晓滨 李祥村 贺高红 吴雪梅 FANG Yuanxin;XIAO Wu;JIANG Xiaobin;LI Xiangcun;HE Gaohong;WU Xuemei

作者机构：大连理工大学化工学院辽宁大连116024 

基　　金：国家自然科学基金项目(21776034) 国家自然科学基金创新研究群体项目(22021005) 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2021年第72卷第9期

页      码：4740-4749页

摘      要：CO_(2)对气候影响越来越严重,将其转化为甲酸能够同步实现资源化和碳减排。当前CO_(2)加氢制甲酸的研究主要在于寻找高性能催化剂,而过程设计对甲酸实现工业化也不可或缺,但是CO_(2)电催化加氢制甲酸的过程设计尚未见报道。利用主要成分为H_(2)和CO_(2)的天然气制氢变压吸附解吸气为原料,设计了气体膜分离耦合CO_(2)电催化加氢年产3万吨甲酸的工艺,并在Unisim Design流程模拟软件中进行了模拟。随后利用灵敏度分析法对反应器中膜电极面积、阴极电势、H_(2)膜面积、CO_(2)膜面积、精馏塔压力和回流比等参数进行优化,在最优方案下甲酸的单位质量成本为6.37 CNY/kg,比传统的Kemiral-Leonard(KL)工艺高31.88%,但是所提出的工艺可以实现减排3.33万吨/年的CO_(2),具有重要的环境保护意义。最后通过成本分析,从反应器的寿命、成本和电价三个方面提出三种有效的解决方案,可以将甲酸生产成本降低到传统KL工艺的生产成本。

主 题 词：反应器 CO_(2)电催化 数学模型 过程模拟 优化设计 

学科分类：081704[081704] 0817[工学-轻工类] 08[工学] 081701[081701] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11949/0438-1157.20210453

馆 藏 号：203104976...