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工业用主流的副产氢提纯制氢技术-焦炉煤气制氢/氯碱工业副产氢制氢/合成氨、合成甲醇工业尾气制氢/PDH制氢
发表时间:2020-09-10    

1. 焦炉煤气副产氢

焦炉煤气是焦炭生产过程中的副产品,通常生产1t焦炭可副产380-420m3的焦炉气,焦炉煤气的组成见下表,氢气体积分数约为54-59%。变压吸附(PSA)氢气回收率为75-90%。根据2019年全国焦炭产量, 2019年焦炉煤气副产的氢气产量约为880万吨,占氢气总产量的38%焦炉煤气副产的氢气约55%将继续被焦化厂或钢厂自用,45%对外销售。

焦炉煤气制氢技术成本较低,如果考虑焦炉煤气外购成本,焦炉煤气制氢工艺成本为1.14/m312/kg。如果不考虑焦炉煤气外购成本,则氢气产品的平均成本为0.22/m32.4/kg原材料焦炉煤气的成本占总成本的80% 焦炉煤气价格越低,制氢成本优势越明显。如果从煤焦化过程开始分析制氢成本,苯、煤焦油、焦炭和氢四种产品进行成本分摊,氢气产品在总产出中的价值占比为18.6%,制氢成本为14.3/kg。焦炉煤气制氢既能实现有效的资源回收利用,又能弥补能源供应缺口,有助于形成良好的循环经济产业链。

2. 氯碱工业副产氢

氯碱工业中,每生产1t烧碱约副产0.025t氢气。氯碱工业的副产氢气利用不充分,副产的氢气约30%企业自用生产盐酸,35%用于外售。剩余35%的氢气未被有效利用,通常直接被排空或者燃烧。

2019年,氯碱工业副产氢气总量约为79万吨,其中6.7万吨的氢气未被有效利用。若按照每辆氢燃料电池汽车每天加注5公斤氢气、行驶200公里计算,2019年,氯碱工业未被利用的副产氢气可供约3.6万辆燃料电池车行驶一年。氯碱工业未被利用的氢气可净化后外售给加氢站或用于企业自供电,如20169月,营创三征(营口)精细化工有限公司利用氯碱副产氢气,建设2MW氢燃料电池发电站,实现了20%的电力自供应。其燃料电池设备的技术提供商为荷兰MTSA TechnopowerNedstack Fuel Cell Technology

3. 合成氨、合成甲醇工业尾气制氢

每生产1t甲醇,约产生122Nm3尾气,其中氢气的体积分数约为63%,按照2019年甲醇产量计算, 来自甲醇合成工业尾气的氢气产量约为50万吨。

同样,每生产1t合成氨,约产生188Nm3尾气,其中氢气的体积分数约为62%。按照2019年合成氨产量计算, 来自合成氨工业尾气的氢气产量约为48万吨。

但两个工艺路线的副产氢气一般会被企业回收利用,如合成氨工业中的副产氢气可 再用于合成氨生产或生产双氧水等产品。两种副产氢气外售比例不到5%

4. PDH工艺制氢

2019年,中国共有15PDH装置投产,PDH工艺的丙烯产能为669.5万吨/年,占丙烯总产能的17%。按理论计算,PDH工艺每生产一吨丙烯会产生37.9kg氢气。 2019年,来自PDH工艺的氢气产量约为24.2万吨。副产氢气的 使用率仅有40%用于加氢、脱硫等工段中。剩余60%的氢气未被合理利用。随着新建PDH装置的投产以及化工企业一体化进程的发展,PDH副产氢气的产量将不断增加,利用率也会不断提升。


 
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