全面分析甲醇制氢过程中存在的安全风险,如甲醇的毒性、氢气的易燃易爆性、高温高压反应条件等带来的风险,并针对这些风险提出了系统的安全管理措施和风险防控策略。从设备安全设计、操作规程制定、人员培训、应急救援预案等多个方面构建安全管理体系,为甲醇制氢项目的安全稳定运行提供保障,填补了该领域在安全管理方面研究的部分空白。
在实际反应过程中,甲醇与水蒸气的混合气体在一定的温度(通常为 200 - 300℃)压力(1 - 5MPa)条件下,通过装填有催化剂的反应器。常见的催化剂有铜基催化剂,其活性中心能够吸附甲醇和水蒸气分子,使它们在催化剂表面发生活化。甲醇分子在催化剂表面发生裂解,生成一氧化碳和氢气(rightleftharpoons CO + 2H_{2})。
甲醇部分氧化制氢的反应方程式(CH_{3}OHfrac{1}{2}O_{2}rightleftharpoons 2H_{2} + CO_{2})(Delta H^{0}= - 155kJ/mol),该反应为放热反应。在反应过程中,甲醇与适量的氧气发生部分氧化反应,氧气的加入量对反应的影响至关重要。
在实际应用中,甲醇裂解制氢常与其他反应过程相结合,形成联合制氢工艺,以充分发挥其优势,满足不同场景下对氢气的需求。与传统制氢方式相比,甲醇制氢技术在储存运输、环保性、成本等方面展现出显著优势。在储存运输方面,氢气是一种极难储存和运输的气体,它具有低密度、高扩散性和易燃易爆等特性。
相比之下,甲醇在常温常压下为液体,其密度约为 0.79g/cm³ ,便于储存和运输。它可以利用现有的液体燃料储存和运输基础设施,如油罐车、管道等,大大降低了储存和运输成本。
目前,我国甲醇产能世界前列,煤炭、天然气等化石能源均可作为甲醇的生产原料,使得甲醇的供应充足且成本可控。而传统的水电解制氢,由于其耗电量,电价在制氢成本中占比高达 70% - 80%,导致制氢成本居高不下 。