1.煤气化制氢
2019年,煤气化制氢的产量约为803万吨,约占氢气总产量的35%。
煤气化制氢是指将原料煤或煤焦气化,得到以H2和CO为主的粗煤气,再经过净化、CO变换和分离提纯等处理过程,得到一定纯度的氢气。
煤气化制氢 技术成熟,成本较低。所产的氢气通常用于生产合成氨以及甲醇的原料气。缺点为装置投资成本较高、碳排放量大,生产每公斤氢气产生的 二氧化碳量约为30.2kg。与CCS/CCUS技术结合的煤气化制氢技术,是未来的发展方向之一。
2. 天然气重整制氢
2019年,天然气重整制氢的产量约为370万吨,约占氢气总产量的16%。
天然气重整制氢技术是指在一定温度、压力及催化剂的作用下,烷烃与水蒸气发生化学反应,生成的转化气经过换热,进入变换炉使CO与水蒸气反应生成CO2和H2。再经过换热、冷凝、汽水分离等过程,利用变压吸附装置纯化提取产品氢气。
天然气重整制氢技术成熟,制氢成本相对较低,氢气转化率较高。生产每公斤氢气产生的 二氧化碳量约8-10 kg。但由于我国天然气资源匮乏,天然气重整制氢在国内发展受限。
3. 甲醇水蒸气重整制氢
甲醇制氢技术又包括甲醇水蒸汽重整制氢、 甲醇裂解制氢和甲醇部分氧化制氢。
甲醇水蒸气重整制氢是指在一定温度、压力和催化剂的作用下,甲醇和水转化为约75%的H2、24%的CO2以及少量的CO和CH4。再经过氢气提纯等过程实现氢气生产。该工艺相对于甲醇裂解制氢以及甲醇部分氧化制氢工艺成熟,且适于工业化生产。甲醇水蒸气重整制氢的反应条件相对温和(220-280℃),产物成分少,易分离。
甲醇原料资源丰富,易于存储和运输。但该工艺 适合小规模制氢,且使用的Cu/Zn/Al 催化剂易失活。该工艺生产每公斤氢气产生的 二氧化碳量约20.6kg。目前国内最大规模的甲醇水蒸气重整制氢装置(60,000Nm3/h)已由山东寿光鲁清石化有限公司于2018年7月投产。