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工业制取氢气的关键技术--第1页
工业制取氢气的关键技术
根据氢气生产来源和生产过程中的碳排放情况,一般可将氢能分为灰氢、蓝
氢、绿氢。
灰氢,是通过化石燃料(例如石油、天然气、煤炭等)燃烧产生的氢气,在
生产过程中会有二氧化碳等排放。
目前,市面上绝大多数氢气是灰氢,约占当今全球氢气产量的95%左右。
灰氢的生产成本较低,制氢技术较为简单,而且所需设备、占用场地都较少,但
是碳排放较大。蓝氢,是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。虽然
天然气也属于化石燃料,在生产蓝氢时也会产生温室气体,但由于使用了碳捕捉、
利用与储存(CCUS)等先进技术,温室气体被捕获,减轻了对地球环境的影响,
实现了低排放生产。
绿氢,是通过使用再生能源(例如太阳能、风能、核能等)制造的氢气,例
如通过可再生能源发电进行电解水制氢,在生产绿氢的过程中,完全没有碳排放。
绿氢是氢能利用的理想形态,但受到目前技术及制造成本的限制,绿氢实现大规
模应用还需要时间。
目前,氢的制取主要有三种较为成熟的技术路线:一是以煤炭、天然气为代
表的化石能源重整制氢;二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副
产气制氢;三是电解水制氢。
1灰氢制造技术
1.1媒制氢
煤制氢的本质是以煤中的碳取代水中的氢,最终生成氢气和二氧化碳
(CO),其成本低,技术成熟,运用广泛。以煤气化为例,其工艺流程是将煤
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炭经高温气化形成合成气,然后通过水煤气变换反应进一步将合成气中的CO与
水反应,生成氢气与CO,最后进行混合气体净化、分离、氢气提纯、尾气处理
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等工序,最终得到高纯度氢气。由于煤中含有硫等杂质,由气化和变换反应生成
的氢气需要采用脱硫和脱碳技术,后用变压吸附(PSA)纯化技术制成高纯度的
氢气。脱硫和脱碳一般采用低温甲醇洗或者SelexolTM工艺技术。
1.2天然气制氢
天然气水蒸气重整制氢(SMR)目前为国内外普遍采用的天然气制氢工艺
路线,和煤制氢相比,用天然气制氢产量高、加工成本较低,排放的温室气体少。
在美国和中东等地,大部分专有制氢装置采用天然气制氢,因此天然气成为国外
较普遍的制氢方法,但在中国,天然气价格相对较高,因此中国大多数制氢厂通
过煤气化制氢。
1.3工业副产氢
焦炉煤气是炼焦的副产品,氢气含量超过50%。过去焦炉煤气的处理方法是
“一烧了之”,而在“碳中和”背景下,净化和回收焦炉煤气中的氢气可以在中短期
提供一个碳减排的路径。焦炉煤气制氢工序主要有:脱硫脱萘、压缩预处理、变
压吸附制氢、脱氧干燥等。其中焦炉煤气预处理系统为变温吸附(TSA),制氢
系统为变压吸附(PSA),而氢气精制系统也为变温吸附(TSA),可用焦炉煤
气制取99.999%的氢气。
丙烷脱氢工艺是丙烷在一定范围的压力和温度条件下,通过合适的催化剂作
用发生脱氢反应,从中获取丙烯和氢气。,属于工业生产丙烯的新兴重要方式之
一、工业副产氢气的细分方式之一。与其他制氢方式相比,丙烷脱氢具有生产流
程短、占地面积小、建设周期短、成本低、能耗小、碳排放量少、制氢纯度高、
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制氢产能达等优势,是当前国内制氢市场最具氢气供给潜力的方式。
2蓝氢制造技术
“蓝氢”是在灰氢的基础上结合CCUS技术获取的氢气。蓝氢的制取通过
CCUS技术
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