全面分析甲醇制氫過(guò)程中存在的安全風(fēng)險(xiǎn),如甲醇的毒性、氫氣的易燃易爆性、高溫高壓反應(yīng)條件等帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),并針對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)提出了系統(tǒng)的安全管理措施和風(fēng)險(xiǎn)防控策略。從設(shè)備安全設(shè)計(jì)、操作規(guī)程制定、人員培訓(xùn)、應(yīng)急救援預(yù)案等多個(gè)方面構(gòu)建安全管理體系,為甲醇制氫項(xiàng)目的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障,填補(bǔ)了該領(lǐng)域在安全管理方面研究的部分空白。
在實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中,甲醇與水蒸氣的混合氣體在一定的溫度(通常為 200 - 300℃)壓力(1 - 5MPa)條件下,通過(guò)裝填有催化劑的反應(yīng)器。常見(jiàn)的催化劑有銅基催化劑,其活性中心能夠吸附甲醇和水蒸氣分子,使它們?cè)诖呋瘎┍砻姘l(fā)生活化。甲醇分子在催化劑表面發(fā)生裂解,生成一氧化碳和氫氣(rightleftharpoons CO + 2H_{2})。
當(dāng)氧醇比(氧氣與甲醇的物質(zhì)的量之比)控制在合適的范圍內(nèi)時(shí),部分甲醇被氧化釋放出熱量,這些熱量可以為反應(yīng)體系提供能量,維持反應(yīng)的進(jìn)行,無(wú)需外部供熱。
因此需要選擇合適的催化劑和優(yōu)化反應(yīng)條件來(lái)抑制副反應(yīng)的發(fā)生。甲醇裂解制氫的反應(yīng)方程式為CH_{3}OHrightleftharpoons CO + 2H_{2}),Delta H^{0}= + 90.7kJ/mol),同樣是吸熱反應(yīng)。在高溫和催化劑的作用下,甲醇分子中的化學(xué)鍵斷裂,分解為一氧化碳和氫氣。
同時(shí),甲醇的蒸汽壓較低,揮發(fā)性相對(duì)較小,安全性較高,減少了運(yùn)輸過(guò)程中的安全隱患。環(huán)保性上,甲醇制氫過(guò)程相對(duì)清潔。以甲醇水蒸氣重整制氫為例,其主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳,相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法,如煤炭氣化制氫,在煤炭氣化過(guò)程中,除了產(chǎn)生氫氣和二氧化碳外,還會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳、硫化氫、粉塵等污染物,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。
而甲醇制氫過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳相對(duì)純凈,更易于捕集和利用。如果采用可再生能源合成的甲醇作為原料,如利用太陽(yáng)能、風(fēng)能電解水制氫,再將氫氣與二氧化碳合成甲醇,那么整個(gè)甲醇制氫過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)近乎零碳排放,對(duì)環(huán)境的友好性顯著提高。