成果发布 /清华大学-鄂尔多斯碳中和协同创新专项
清华大学-鄂尔多斯碳中和协同创新专项于2022年2月正式启动,由鄂尔多斯碳中和研究院组织实施。项目紧密结合鄂尔多斯资源禀赋和发展需求,围绕“风光氢储车”全产业链布局,重点突破零碳园区建设、绿电利用、制氢装备等关键技术瓶颈。专项实施以来,已取得多项原创性科研成果并在当地成功落地转化,为资源型城市绿色低碳转型提供了技术支撑和实践样板,对推动区域经济高质量发展具有重要意义。
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二氧化碳加氢制绿色芳烃(Green PX)
项目背景:
在“双碳”背景下,如何有效利用二氧化碳(CO₂)资源是当前科学研究的重要课题。芳烃作为一类重要的大宗化学品,主要用于生产聚酯纤维和PET塑料等,且需求量日益增加。然而,传统以石油为原料的芳烃生产工艺存在高能耗和高碳排放问题。因此,开发一种以CO₂为碳源,通过加氢反应制备绿色芳烃的技术,具有重要的环境和经济意义。
项目创新性:
清华大学化工系魏飞-张晨曦教授团队提出CO₂结合可再生能源电解水产生的绿氢,生产高附价值芳烃。系统研究了双功能催化剂在芳烃制备过程中高效稳定运行的关键技术与装置,创新发展了双功能催化剂的成型技术与高压流化床反应器,并形成了CO₂加氢一步法制绿色芳烃的成套工业示范技术。
研究成果:
本项目的研究成果是开发了CO₂加氢一步法制芳烃成套工艺新技术,首先从原子和分子微观尺度对催化机理进行全面深入研究,构筑了CO₂加氢芳构化的理论基础;在此基础之上开发综合性能优异的流化床CO₂加氢制芳烃催化剂;最后进行流化床CO₂加氢制芳烃工艺的优化与工业验证,从而获得CO₂加氢制芳烃成套工业技术的最优方案,实现了CO₂到芳烃的高效循环转化。
项目意义及应用情况:
在“碳达峰-碳中和”目标下,巨量CO₂的高效利用与分散可再生能源的储运消纳是新能源范式的瓶颈。魏飞-张晨曦教授团队系统研究二氧化碳加氢制备绿色芳烃的反应机制与工业催化剂和气固流动与多相反应器,实现CO₂回收率超过95%、芳烃组分的烃基选择性超过80%,与内蒙古久泰集团、内蒙古久泰馨远新材料有限公司一起开展推进全球首套万吨级“CO₂一步法制芳烃关键技术”关键装置示范性工程,是探索二氧化碳资源化利用的一次重要尝试,对于实现二氧化碳减排和推动现代能源经济发展具有重要示范意义,并为鄂尔多斯开辟了新的产业增长点,优化当地的产业结构,带动相关产业链的发展,推动其从传统能源经济向绿色低碳经济转型,为全国乃至全球的绿色能源技术发展提供了示范和借鉴。
百吨级中试平台
万吨级工业试验项目建设现场