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    《中國煤化工》
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    應該為煤化工建個綠氫示范廠
    作者:唐宏青 | 來源:《中國石油和化工產業觀察》雜志 | 時間:2021-09-22

    綠氫是以風電、水電、太陽能等可再生能源生產,由于制氫過程中完全沒有碳排放,受到全球和許多產業的廣泛關注。許多人都提出以綠氫作為汽車能源。這是未來的一個大方向,廣受支持。而筆者以為,如果綠氫可以作為汽車能源,是不是也可以作為化學工業的原料呢?這個問題值得討論,特別是對煤化工產業尤其重要。

    近年來煤化工產業一直在走下坡路,無論是從經濟性還是環保性來講,日子都很難過。煤制燃料企業更是叫苦不迭。原油等國際能源價格在下跌,而國內煤價不斷上揚,再加上雙碳目標要求,都給煤化工產業很致命性的打擊。不少人表示,煤化工搞不下去了,煤化工的末日到了。是否真這樣呢?筆者不這樣看。既然綠氫能用作汽車燃料,為什么不可以用作化工原料?或許綠氫能讓煤化工重返青春呢!

    以綠氫為原料,使煤化工產業生存和發展下去,關鍵在于徹底改變煤化工流程。原有的煤化工工藝路線已經走進了死胡同,必須顛覆以一氧化碳變換反應制取氫氣的傳統辦法,把電解氫引入流程中來。這是煤化工產業共同的命題,不只是煤制燃料單一的命題。

    筆者設想的煤化工綠氫流程是這樣的:電解水+煤氣化+配氫+凈化+合成+精制。

    許多人提出,綠氫成本太高,不能用在煤化工上。但思考問題不應只看眼前。我們不能拿現在工業氫氣的生產成本放到這個綠氫流程中去計算。因為在綠氫流程中,氫氣的生成還帶來很多積極的影響,使得整個生產的投資成本都明顯下降。因此,這筆賬要綜合來算。

    引入綠氫的積極因素主要有如下4個:

    第一,取消空分?辗盅b置就是用來把空氣中的各組分氣體分離,分別生產氧氣、氮氣、氬氣等氣體的一套工業設備。綠氫流程中不僅會產生氫氣,而且在電解過程中還會產生氧氣。這些氧氣足夠供煤氣化使用,因此空分裝置可以取消。這就省下了很大的一筆投資和操作費用。

    第二,縮小煤氣化規模。因為不再需要那么多一氧化碳去轉化為氫氣,所以煤氣化規模至少可以縮小一半以上。這樣又省下了很大一筆投資和操作費用,而且單位產品的煤耗可以減少1/3至1/2。

    第三,取消變換工藝,包括一氧化碳與水的變換反應和一些換熱過程。這可以再節省很大一筆投資和操作費用。

    第四,凈化規模明顯縮小。合成氣中沒有那么多的二氧化碳產生,煤氣化規?s小,硫含量也降低了,所以凈化的規模就明顯縮小了。預計凈化規?梢钥s小一半以上,也可以省下一筆投資和操作費用。

    把上面這些積極因素綜合起來,把綠氫的成本放在整個流程中計算,才能得到真正的綠氫成本。這是不能單獨抽出來算的。換句話說,整個煤化工的生產中合成氣的成本不會那么高了,綠氫也就不會像人們說的那么貴了。

    制造綠氫增加的成本和投資,主要包括電解槽、氫氣和氧氣儲罐以及氫氣壓縮機和氧氣壓縮機等設備,F在國際上先進的電解技術,3.3度電就可制得一立方米氫氣。再加上可再生能源發電規;院蟪杀镜南陆,從整個流程來考慮,綠氫煤化工流程的成本與經典煤化工流程的成本相差不會很大。國外有專家估計,隨著電解技術的進步,到2030年,綠氫成本將降到每千克1.4~2.3美元,相當于每立方米0.81~1.33元人民幣。這樣的話,在煤化工流程中使用綠氫在經濟上是行得通的。

    筆者還有一個建議,建一個綠氫煤化工流程中型示范廠。如果試驗示范成功,那就是為徹底改變煤化工困局闖出了一條路。

    當然,目前的綠氫煤化工流程只是理論研究,是單元組合的研究,不是試驗的結果。解決這個問題的唯一辦法就是建一個一定規模的示范廠,包括從原料到產品的所有工藝和公用工程單元在內,規模在10萬~20萬噸。示范內容主要是煤制精合成氣這一段,產品是醇或油等都可以。這個廠麻雀雖小五臟俱全,可以作為規模放大的基礎。這個示范廠將起到很大作用,甚至可能決定整個煤化工產業的命運。

    實際上我國煤化工產業的成就得益于示范廠的岀現。最早國內煤制油曾經有過一個16萬噸的示范廠。2009年這個廠的成功運行不僅趕走了囯外同樣的技術,而且使得現在600萬噸產能的煤制油裝置同樣建設成功,可見示范廠的重要作用。

    現在綠氫流程就需要這樣一個示范廠來證明在經濟上和技術上都行得通,然后在此基礎上擴大規模,建設各種工藝和產品的煤化工裝置。但是,這樣的工程單靠研究單位和工程公司很難完成。這個示范廠需要國家來支持。這應該是國家重大科學發展項目,它的成功與否將決定煤化工整個產業的成敗,是石油和化工行業的大事。

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