矿热炉冶炼是国家重点整治的高耗能过程,西北地区硅合金产能占全国的70%,矿石在被兰炭还原时产生富含CO和H2的尾气(>75%),其年排放量约300亿Nm3(约195亿元),这造成了极大资源浪费。因此,利用矿热炉尾气制备甲醇具有显著的经济和资源循环意义。
与煤基合成气、焦炉煤气不同,矿热炉尾气制甲醇过程面临三个技术难点:1)传统脱硫剂易发生穿透。2)高CO浓度下水煤气变换反应器易飞温。3) 低氢碳比甲醇合成效率低。
项目组针对上述难点,自2015年起在国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等13项课题支持下,开发了催化氧化耦合固态附着深度脱硫技术、相变移热等温变换反应器、富CO2甲醇合成催化剂改性、水管式等温甲醇合成反应器。相关成果在Nat. Commun.、JACS、Angew. Chem.、AIChE J.等发表论文63篇,获授权发明专利35项,牵头起草了3项团体标准。
研发成果在鄂尔多斯电冶集团实现产业化应用。近三年,新增销售额7.72亿元,新增利润1.18亿元,减排矿热炉尾气9.83亿m3,实现了资源循环利用与碳减排协同。本技术具备良好的推广前景,在吴忠通达煤化工、国能宁煤等行业内推广相关技术和工业装置。整套技术于2024年5月经中国化工学会组织成果鉴定,专家组认定该技术达到“国际先进水平”。