Новый процесс приводит коммерциализацию технологии использования CO₂ для производства муравьиной кислоты

Изображение демонстрационного процесса пилота в эксплуатации.Он состоит из секции реакции, разделения, утилизации и вакуумных систем, обеспечивая стабильную непрерывную работу и повышение потенциала коммерциализации.Кредит: Корейский институт науки и техники

Команда доктора Ли Унга в Центре исследований в области чистой энергии Кореиского института науки и технологий разработала новый процесс CCU, который превращает CO2 в муравьиную кислоту.Cermin Acid, органическая кислота, представляет собой ценное соединение, используемое в различных отраслях, таких как кожа, питание и фармацевтические препараты.

Исследование опубликовано в журнале Joule.

В настоящее время муравьиная кислота сохраняет большой рынок, потребляющий около миллиона тонн в год, что, как ожидается, будет расти в будущем благодаря его потенциальному использованию в качестве водорода.Более того, он обладает более высокой эффективностью производства по сравнению с другими химическими веществами на основе CCU, поскольку он может быть получен из одной молекулы CO2.

Исследовательская группа выбрала 1-метилпирролидин, который демонстрировал наивысшую скорость конверсии CO2 среди различных аминов, опосредующих реакции производства муравьиной кислоты, и оптимизировали рабочую температуру и давление реактора, содержащего катализатор на основе рутения (RU), что увеличивает скорость конверсии CO2превышать вдвое больше текущего уровня 38%.

Чтобы решить чрезмерные проблемы энергопотребления и разложения муравьиной кислоты во время отделения CO2 от воздушных или выхлопных газов и очистки муравьиной кислоты, команда разработала одновременный процесс захвата, который непосредственно преобразует CO2, захваченный в амине, не разделяя его.

В результате они значительно снизили стоимость производства муравьиной кислоты с примерно 790 долл. США за тонну до 490 долл. США за тонну при смягчении выбросов CO2 по сравнению с обычной выработкой муравьиной кислоты.

Чтобы оценить потенциал коммерциализации разработанного процесса производства муравьиной кислоты, исследовательская группа построила крупнейшую в мире пилотную установку, способную производить 10 кг муравьиной кислоты в день.

Предыдущие исследования CCU были проведены в небольшом масштабе в лабораториях и не рассматривали процесс очистки продукта, необходимый для крупномасштабного производства.Тем не менее, исследовательская группа разработала процессы и материалы для минимизации коррозии и разложения муравьиной кислоты, а также оптимизированные условия эксплуатации, которые привели к успешному производству муравьиной кислоты с чистотой, превышающей 92%.

Команда планирует завершить пилотную установку 100 кг в день к 2025 году и проверить процесс проведения, стремясь к коммерциализации к 2030 году. Ожидается, что успех в проверке процессов с пилотной установкой 100 кг, как ожидается, позволит транспортировке и продажам для потребовых компаний.

Доктор Ли Унг заявил: «Благодаря этому исследованию мы подтвердили потенциал коммерциализации нашего процесса, который превращает CO2 в муравьиную кислоту, что является огромным прорывом, учитывая, что большинство технологий CCU проводится в лабораторных масштабах».

Он также выразил свое намерение внести свой вклад в достижение цели углеродного нейтралитета страны путем ускорения коммерциализации CCU.

Больше информации: Changsoo Kim и др., Ускоряя экономику с чистым нулем с помощью CO2-гидрогенированной продукции муравьиной кислоты: развитие процесса и демонстрация пилотной установки, Joule (2024).Doi: 10.1016/j.joule.2024.01.003