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1、炼油技术与工程2010年7月PETROLEUMREFINERYENGINEERING第40卷第7期技术经济煤和天然气制氢工艺技术经济分析刘书朋中国石化集团洛阳石油化工工程公司(河南省洛阳市47103)摘要:氢能被认为具有清洁!高效!可储存以及热值高等特点,是理想的清洁替代能源"介绍了以天然气!煤为原料不同规模制氢工艺技术经济以及未来发展趋势,其中,天然气制氢侧重于小规模,煤制氢侧重于大规模"关键词:天然气煤制氢工艺技术经济随着石油资源储量下降,以及石油价格的不模装置的注氢站设计能力在roo一1oom,/h"断高涨,石油替代燃料的开发也将成为一个新的1.1.1国内发展状
2、况重要课题,国内外许多学者也进行了这方面的研国内采用天然气为原料的制氢装置最小规模究1.2"而氢气作为一种能量载体,具有其优异的为4oom,/h,主要为炼油厂加氢装置提供氢源,性能,如,其燃烧值远比烃类和醇类高,约为汽油完全依托炼油厂的公用工程条件,正常有一部分或天然气的2.7倍,煤的3.5倍;另一方面,氢气3.5MPa蒸汽外输,但开工需要系统提供热源以直接燃烧产物为水,不存在污染问题1.2,被认为及氮气!氢气供催化剂还原,显然不适合分布式小是绿色能源"开发氢能首当其冲就是制取氢气,规模制氢的要求"而用于精细化工!医药等行业制氢工艺方法主要有水电解法!烃类水蒸气转化的
3、小规模(20一1o0m./h),大都采用甲醇裂解法!煤气化法!重油部分氧化法和甲醇制氢法制得,20m3/h以下采用水电解法,这些工艺的等1.2"煤!轻烃及天然气仍是制取氢气的最主要生产成本相对比较高,不能满足未来小规模制氢原料,其技术路线基本上都包括含氢气体的制备!的要求"co变换反应及氢气提纯等步骤[4]"本论文将介1.1.2国外发展状况绍以天然气!煤为原料的不同规模制氢工艺现状欧美有很多从事分布式小规模天然气制氢技术研发的公司,他们所采用的相关技术代表了该及技术经济分析"技术的发展趋势,开发的规模大都在1oom,/hl天然气制氢以下,将整个流程制造成撬装设备,随处
4、安装便可以生产,犹如安装一台家用空调一样方便"采用>.1小规模制氢工艺的工艺路线有常规的水蒸气甲烷转化!部分氧化由于氢能的诸多优点,美!欧!日等发达国家都从国家可持续发展和安全战略的高度,制定了以及自热式转化等"目前有几种技术困,现以长期的氢能源发展战略[.2"在早期阶段,主要开HGM现场制氢为例,对小规模制氢的成本进行分析"发氢燃料电池系统,因此,分布式小规模天然气制氢技术也得到不断发展,小规模制氢分散灵活,能l#1#2.1紧凑型制氢工艺叫HGMTM是由HZGen创新公司针对未来的燃够很好地与市场上对氢气的需求相匹配,可以利料电池汽车和分布式发电市场开发的小规模制氢
5、用现存天然气管网,节省了氢气储存和运输费用,技术"该技术采用常规的水蒸气转化工艺,甲烷基础设施投资相对较低,与大规模相比,具有一定的优势,因此,成为了未来研究的重点"针对未来收稿日期:2010一03一22"燃料电池汽车的要求,建设一座注氢能力在作者简介:刘书朋,工程师,2以24年毕业于中国石油大学(华118一118Om3/h的注氢站,能够为14一140辆公东),并获得硕士学位,现主要从事制氢方面设计工作,联系共汽车或900一9000辆小汽车提供氢气"小规电话:0379一64885654,E一mail:liushp@lpe-.eom.(n第7期刘书朋.煤和天然气制氢工艺
6、技术经济分析一57一与工艺蒸汽在镍基催化剂的作用下反应转化制得但是,膜的材料以及膜件的制造成本相对较高,约氢气,具有:产品氢的纯度高!投资低!设备维护方占投资费用的1/3;膜的使用寿命较短,更换费用便等特点"目前,该公司已经开发出能提供规模约占年费用的6%"为27一52sm,/h撬装设备"例如,制氢规模为53膜反应制氢的生产成本大约在16.6一18.9m,/h的设备尺寸大约为:2.9mx2.13mx2.16RMBá/kg(约折合2.03一2.31US$/kg)"目前,有些公司正在开展有关膜反应器制合成气和m,质量仅为3175kg,需要天然气25m3/h,即113kg/
7、d,电15kw#丫h"工程投资约246xlo4氢气的研发实验,包括膜的材料选择,管式膜的开RMBá"发,膜反应器的设计,高温的密封以及工艺操作条若天然气价格按0.7RMBá/砰,原料+燃件,力求寻找到价格合理和寿命较长的膜材料"料的年操作费用为13.9x104RMBá,年用电费1.2大规模制氢工艺用为7.1x104RMBá7电按0.6RMBá/(kw#h)大规模天然气蒸汽转化法制氢装置(大于计算2,年折旧和检修费用之和为31.9xl了RMBá,5oom,/h)具有技术成熟!流程简单!操作方便加上其它的年操作费用为4.7x104RMBá,单位等优点"这
