反应器设计及最优化

     传统制备甲醇多采用固定床管式反应器，该反应器制备甲醇通常产率及选择性都较低。因此 Rahimpour提出了一个两段式催化剂床用于转化 CO2生成甲醇，来提高催化剂活性及寿命。他们还研究了CO2在膜型反应器中的加氢反应，该反应器能克服热力学平衡的限制，提高动力学限制的反应速率，并可控制化学计量投料物。由于膜反应器具有连续地从反应平衡中移走产物的能力，因此相比于传统的固定床反应器，膜反应器在相同条件下可显示更高的转化率。Chen 等模拟了CO2在硅橡胶陶瓷复合材料膜反应器中合成甲醇的反应，再结合实验数据，发现在膜反应器中主反应的转化相比于传统的固定床反应器提高了22%。此外，很多研究组发现在具有不同种类的膜(如陶瓷沸石)的膜反应器中反应,甲醇的选择性和产率都可得到提高不过膜反应器的应用受到其工作温度通常低于 200℃的限制。

     为了克服热力学限制，在液体介质中低温合成甲醇也受到重视，该过程具有高的热转移效率、高的单程转化率、优异的CO2适用性及低的操作成本等特点。 Liaw 等开发了超细的硼化铜催化剂[M-CuB (M:Cr，Zr，Th)]催化 CO2在液相中的加氢反应。Cr、Zr和 Th的掺杂提高了 CuB 的分散及稳定性，有利于甲醇的生成。Liu 等发展了一种低温加氢反应过程，采用淤浆相Cu催化剂合成甲醇，在低温(170℃)及低压(5MPa)下CO2转化率达到25.9%，甲醇选择性达到72.9%。

工业化实践

     除了催化剂方面的工作，适合CO2加氢的大型反应设备和工艺的研发工作备受重视。作为生产甲醇的专业公司，德国鲁奇(Lurgi)公司一直致力于开发COz加制甲醇的新设备和新工艺,该公司与南方化学(Sud Chemie)公司联合开发了 C795GL催化剂，并在现有甲醇装置上进行试验，证明催化剂使用寿命可达4年，且关键设备和操作条件与传统的甲醇合成路线并没有显著差别。日本十分重视CO2O加合成甲醇的研究，日本关西电力公司和三菱重工开发了以CO2为原料合成甲醇的Cu0-ZnO-Al2O3系催化剂，CO2的转化率可达90%，日本三并化学公司在大阪工厂内运营着一套以CO2为原料合成甲醇的100t示范装置，并有计划建设60万吨/年的工业装置。

     中国科学院山西煤炭化学研究所魏伟等制备的CuZnMnZr基催化剂，在5.0MPa压力下、反应温度 250℃、GHSV为4000h-1时，CO2转化率达30%，甲醇的选择性在98%以上，甲醇单程收率为 20%左右，催化剂的寿命已经完成了上千小时的考察，目前初步实现了催化剂的制备放大，正在进行工业单管试验，通过与盐化工富产氢过程相结合，可解决廉价氢源问题，目前正在与上海华谊集团合作进行万吨级工业示范装置的设计。

     除了催化剂、设备和工艺的完善，H2源是影响二氧化碳合成甲醇工业化规模的最重要因素之一。CO2来源充分，比如各种燃烧化石燃料的工厂(燃煤发电厂、水泥厂、钢厂等)、发酵工厂，或石油、天然气和地热的伴生气。H2则通常从化石燃料获得(主要是天然气)，也可以通过分解水获得，但均存在耗能过大的问题。分解水的方法主要有电解法、热解法和光解法，其中电解法耗能最大，如生产能力为1000kg·天-1(以Hz计)的电解水厂，仅电成本一项就占H2生产总成本的80%,当然若能从可再生能源如太阳能、水能、地热能和潮汐能等!0获取能源，则非常有可能解决氢源的问题。

产品展示

     SSC-MPCR-150多相光催化反应器主要用于气固、气液、固液、气固液多相光催化反应，可以应用到CO2还原、VOC降解、气体污染物降解、光催化固氮等多相、均相体系，适用各种催化剂体系，催化剂可以是粉末、液体、膜材料、片状或块状等形态。光催化反应釜主要配合300W、500W光催化氙灯光源、300W大功率LED光源、磁力搅拌器、控温循环水机等使用，可以配合配气系统和气相色谱搭建气固、气液、固液、气固液多相光催化反应测试分析系统。可作为封闭间歇式反应器，也可实现流动相CO2反应；可实现气-固相光催化CO2反应，也可实现气-固相光热CO2反应。