
(元琛科技)依托化工生產裝置,我國工業副產氫資源豐富,我國每年可供綜合利用的焦爐氣量約為900億Nm3,焦爐氣的主要成分為H2(55-67%)、CH4(19-27%)、CO(5-8%)、CO2(1.5-3%)。到2030年前我國工業副產氫將成為在完成綠氫替代前培育氫能終端市場的重要過渡手段,工業副產氫具有成本低、分布廣等特點,可以有力推動氫能源產業下游市場的培育。
一、焦爐氣直接提氫方法
焦爐煤氣提氫的常用手段有膜分離技術、深冷分離技術與變壓吸附(PSA)技術。膜分離技術是因為氫與其他共存氣體相比,分子和分子量都最小,而滲透性僅次于氦。利用氫易于透過某種薄膜的性質,選擇適當的膜就可以使它與共存氣體組份相分離。深冷分離技術是將常溫下的氣體混合物經過壓縮、冷卻冷凝成液態混合物,然后在低溫下蒸餾分離出各種組份。為了實現焦爐氣低溫分離,必須在預處理過程中除去低溫下可能固化的所有雜質組份。變壓吸附(PSA)技術是利用常溫高壓下,焦爐氣中各組份在吸附劑上吸附的差異而進行氣體分離的方法。它與傳統吸附工藝的主要區別在于吸附劑的再生方法不同。傳統工藝的吸附劑再生是通過升溫將吸附質解吸出來,而PSA工藝則是利用吸附質的吸附容量隨壓力升高而增加,隨壓力降低而減少的性質,通過降低已飽和的吸附床壓力和用部份產品氫氣加以沖洗而使吸附質解吸,并使吸附劑獲得再生。
二、焦爐氣提氫成本分析
焦爐氣直接提氫(PSA)項目投資較低,在成本上更具優勢;焦爐氣轉化制氫(增加天然氣制氫裝置)式雖然增加了能耗、碳排放和成本,但氫產量大幅提升,且焦爐氣成本遠低于天然氣價格,相較于天然氣制氫仍具有成本優勢。
三、焦爐氣制氫發展前景
在目前共存的多項氫氣生產技術中,焦爐氣生產氫氣有多項優點:焦爐氣由于原始含氫量就高達55%,因此十分適合氫氣的分離及回收,可單憑變壓吸附法將其高效地分離出來;焦爐氣中含有大量碳氫化合物,可應用重整技術轉化為氫氣;解決焦爐氣作為燃料使用而效率低下和污染環境的問題;以焦爐煤氣為原料采用變壓吸附法制取高純度的氫氣(99.999%),制氫成本低,只相當于電解水制氫成本的1/3~1/4,大大提高焦化企業的經濟效益。
(元琛科技)當前我國氫氣生產主要在石化、化工、焦化行業,作為中間原料生產多種化工產品,少量作為工業燃料使用。在氫能產業發展初期,依托現有氫氣產能提供便捷廉價的氫源,支持氫能中下游產業發展、降低氫能產業起步難度具有積極意義。