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,無需外部供熱。
傳統(tǒng)的高壓氣態(tài)儲氫需要將氫氣壓縮至的壓力(通常為 35MPa 或 70MPa),這不僅需要昂貴的壓縮設(shè)備和高壓儲存容器,而且存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn) 。液氫儲存雖然能量密度高,但需要將氫氣冷卻至 - 253℃的低溫,能耗,儲存和運(yùn)輸成本高昂,且對儲存設(shè)備的絕熱性能要求。
目前,我國甲醇產(chǎn)能世界前列,煤炭、天然氣等化石能源均可作為甲醇的生產(chǎn)原料,使得甲醇的供應(yīng)充足且成本可控。而傳統(tǒng)的水電解制氫,由于其耗電量,電價(jià)在制氫成本中占比高達(dá) 70% - 80%,導(dǎo)致制氫成本居高不下 。
例如,銅基催化劑的抗中毒能力較弱,對原料中的硫、氯等雜質(zhì)較為敏感。當(dāng)原料中含有微量的硫、氯時(shí),這些雜質(zhì)會吸附在催化劑的活性中心上,導(dǎo)致催化劑活性下降,甚至失活,從而影響甲醇制氫裝置的穩(wěn)定運(yùn)行 。即使在正常操作條件下,銅基催化劑的使用壽命也相對較短,一般為 1 - 3 年,這就需要頻繁更換催化劑,增加了生產(chǎn)成本和維護(hù)工作量。
此外,催化劑的活性和選擇性在不同的反應(yīng)條件下波動較大,難以在寬范圍的操作條件下保持穩(wěn)定的性能。當(dāng)反應(yīng)溫度、壓力或原料組成發(fā)生變化時(shí),催化劑的性能可能會受到顯著影響,導(dǎo)致甲醇轉(zhuǎn)化率和氫氣選擇性下降。
在反應(yīng)過程中,還存在著熱量傳遞和利用效率不高的問題。由于反應(yīng)器內(nèi)的溫度分布不均勻,導(dǎo)致部分反應(yīng)區(qū)域的溫度過高或過低,影響了反應(yīng)的進(jìn)行和能量的有效利用。同時(shí),反應(yīng)后的產(chǎn)物氣中含有大量的余熱,若不能有效地回收利用,也會造成能量的浪費(fèi)。甲醇制氫過程中的安全環(huán)保問題也不容忽視。