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耦合SOEC的煤制乙二醇新工艺开发与系统评价

2021-11-30杨庆春杨庆张金亮高明林梅树美张大伟

化工进展 2021年11期
关键词:工艺

杨庆春,杨庆,张金亮,高明林,梅树美,张大伟

(1 合肥工业大学化学与化工学院,安徽 合肥 230009;2 安徽昊源化工集团有限公司,安徽 阜阳 236023)

随着近年来聚酯行业飞速发展,我国基础化工原料乙二醇总需求量从2008 年的671 万吨增长至2019 年的1785.20 万吨,十年间增长幅度高达166%[1]。然而,近年来我国乙二醇自给率常年低于50%。如何基于我国富煤贫油少气的能源禀性降低乙二醇对外依存度,对聚酯、乙二醇等重要行业的安全、稳定与可持续发展具有重要意义。

根据原料路线的不同,乙二醇生产路线主要包括以石油、甲醇或乙烷为原料的乙烯路线,以及煤、天然气、焦炉气为原料的合成气路线。前者技术成熟,但存在高成本、高水耗和高能耗等缺点,且部分核心技术主要由国外三家公司(UC、SD和Shell公司)垄断[2];后者符合我国富煤贫油少气的能源禀性,与前者相比,具有成本低、流程短和抗风险能力好等优点[3]。因此,煤制乙二醇工艺被认为是替代传统石油路线最具前景的技术之一。

然而,传统煤制乙二醇过程存在综合能耗高、质能效率低和CO2排放大等问题。煤制乙二醇与可再生能源电解水制氢技术进行耦合不仅可以实现组分互补、降低过程能耗和碳排放,也可促进可再生资源就地消纳利用,缓解我国解决弃水、弃光、弃风的问题[4]。与传统的碱水电解和质子交换膜电解水制氢技术相比,固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cells,SOEC)具有最高的电解效率以及能量利用效率高、不需要贵金属催化剂等优点[5]。……

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