煤制氫氣工藝路線技術(shù)經(jīng)濟性探討

韓大明，劉 瑩，孫小會

(河南省煤氣(集團)有限責(zé)任公司義馬氣化廠，河南義馬 472300)

煤制氫氣工藝路線技術(shù)經(jīng)濟性探討

韓大明，劉 瑩，孫小會

(河南省煤氣(集團)有限責(zé)任公司義馬氣化廠，河南義馬 472300)

提出了煤制氫氣不同的工藝路線，對比各工藝煤制氫的特點，進行技術(shù)經(jīng)濟性比較，提出SE-東方爐氣化技術(shù)是重要的煤制氫工藝路線選擇。

煤制氫氣;工藝路線;技術(shù)經(jīng)濟性

0 前言

我國煤炭資源儲量豐富，石油和天然氣相對較少，決定了以煤為原料生產(chǎn)替代石油和天然氣的能源是不可或缺的。煤炭資源的轉(zhuǎn)化過程帶來了很大的環(huán)境問題，隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，我國加強了對環(huán)境污染的防治，這就決定了煤炭的轉(zhuǎn)化需要清潔轉(zhuǎn)化，煤氣化制氫是其中重要的一個選擇。

1 煤制氫工藝路線

氣化技術(shù)的選擇一般考慮以下幾個因素:煤種煤質(zhì)、煤氣化最終產(chǎn)品、規(guī)模以及環(huán)境影響。目前，廣泛應(yīng)用的煤氣化技術(shù)有固定床氣化、流化床氣化及氣流床氣化。

1.1 固定床氣化

固定床氣化技術(shù)是以蒸汽、氧氣為氣化劑，將固體燃料轉(zhuǎn)化成煤氣的過程。代表性氣化爐主要是碎煤加壓氣化爐。碎煤加壓氣化爐是國內(nèi)操作最穩(wěn)定、技術(shù)最成熟的煤氣化技術(shù)之一，具有煤種適應(yīng)性廣泛、合成氣中富含CH4、副產(chǎn)品多、氧耗低、單爐生產(chǎn)能力低、占地面積大及廢水處理費用高的特點。

1.2 流化床氣化

流化床氣化最重要的特點是氣化劑和固體燃料進入一個高溫的顆粒流化床。氣體和燃料強烈混合，爐內(nèi)各點溫度非常均勻，故操作簡單，只需控制好氣化劑和燃料的比例即可。代表性氣化爐為UGAS氣化爐，具有氣化強度高、氣化劑與燃料之間的傳熱傳質(zhì)效率高及產(chǎn)品氣體熱值高的特點。

1.3 氣流床氣化

氣流床氣化使用極細(xì)的粉煤為原料，在氣化爐內(nèi)細(xì)顆粒粉煤分散懸浮于高速氣流中，并隨之并行流動，這種狀態(tài)稱為氣流床。氣流床氣化進料方式分為干法進料(干煤粉)及濕法進料(水煤漿)兩種。干煤粉氣化代表性氣化爐為Shell、WHG、SE-東方爐;水煤漿氣化代表性氣化爐為GE氣化爐、四噴嘴爐。氣流床氣化爐與其他氣化爐相比，具有有效氣成分高、單爐氣化能力高、氣化反應(yīng)速度極快、廢水量少、處理簡單、環(huán)境友好的特點。

三種不同的氣化技術(shù)成熟可靠，各有其優(yōu)缺點。在煤制氫工藝選擇中，應(yīng)綜合考慮各方面因素，選擇最佳的工藝。

2 不同氣化工藝制氫的合成氣組成

固定床、流化床及氣流床不同工藝制取氫氣的合成氣主要組分如表1所示。

作為制氫裝置，一般以煤為原料制取合成氣，合成氣通過變換、凈化后通過PSA提取氫氣，制得純度為99.9%以上的氫氣。氣化爐出口的合成氣中有效氣成分(H2+CO)越高越好，CO可經(jīng)過變換反應(yīng)(CO+H2O→CO2+H2-41.2 kJ/mol)制得氫氣。碎煤加壓氣化、U-GAS、shell、WHG、SE-東方爐、GE及四噴嘴爐制氫有效氣成分分別為58.99%、66.5%、83.8%、90.7%、75.6%、82.63%。從有效氣成分的對比可知，固定床及流化床氣化制氫的合成氣有效組分含量較低，但兩者均含有甲烷，對于以制取甲烷為目標(biāo)產(chǎn)品的項目較有利。氣流床氣化技術(shù)合成氣有效成分較高，均能達到75%以上，是煤制氫項目的一個較好的選擇。

表1 不同氣化工藝制氫的合成氣組成(體積分?jǐn)?shù)) %

3 不同氣化工藝制氫投資和成本對比

規(guī)模為14萬Nm3/h的不同煤制氫裝置氣化工藝的投資和成本對比如表2所示。本最高;碎煤加壓氣化與氣流床氣化技術(shù)中的水煤漿(GE)氣化相比制氫成本相當(dāng)，投資略低，但產(chǎn)生的廢水量大，且不易處理;流化床(U-gas)氣化技術(shù)投資和制氫成本介于WHG與GE之間，但其技術(shù)還處于逐步成熟期，需要等待時間的考驗和不斷的完善;SE-東方爐相比其他氣化爐投資和制氫成本均為最低，是煤制氫工藝較好的選擇。

表2 不同氣化工藝制氫投資和成本對比

4 結(jié)論

由表2數(shù)據(jù)可知，14萬Nm3/h煤制氫裝置投資和成本，氣流床氣化技術(shù)中的干煤粉(WHG)氣化投資最高，比其他四種高出21%～62%，且氫氣成

幾種煤制氫工藝各有其優(yōu)缺點，應(yīng)綜合考慮各項指標(biāo)，選擇合適的工藝制取氫氣。從合成氣組分上來看，碎煤加壓氣化與UGS氣化更適合于制取以CH4為產(chǎn)品的工藝，氣流床工藝更適合煤制氫。從經(jīng)濟性上來看，氣流床氣化技術(shù)中的SE-東方爐一次性投資和制氫成本均為最低，是煤制氫工藝的重要選擇對象。

我國農(nóng)藥管理將發(fā)生重大變革

業(yè)內(nèi)翹首期盼多年的新版《農(nóng)藥管理條例》在今年年初終于落地。新修訂的《農(nóng)藥管理條例》將對農(nóng)藥管理的體制、制度、措施等進行重要調(diào)整，包括將農(nóng)藥生產(chǎn)管理職責(zé)統(tǒng)一劃歸農(nóng)業(yè)部門、取消臨時登記、實施農(nóng)藥經(jīng)營許可、明確使用者義務(wù)、加大違法懲罰力度、建立質(zhì)量可追溯制度、健全召回退出機制等，將深刻影響農(nóng)藥行業(yè)的走向。

①破解“九龍治水”困局，賦權(quán)農(nóng)業(yè)部門全程監(jiān)管。新修訂的《條例》明確，將原來由多部門負(fù)責(zé)的農(nóng)藥生產(chǎn)管理職責(zé)統(tǒng)一劃歸農(nóng)業(yè)部門，解決重復(fù)監(jiān)管、監(jiān)管盲區(qū)并存等問題。②補強經(jīng)營使用環(huán)節(jié)短板源頭保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。新《條例》明確對農(nóng)藥經(jīng)營實行許可制，提高門檻，同時首次明確了農(nóng)藥使用者的義務(wù)，規(guī)范農(nóng)藥使用行為。此外，對制售假冒偽劣農(nóng)藥等違法行為加大了懲戒力度。③鼓勵創(chuàng)新加速優(yōu)勝劣汰助力農(nóng)藥行業(yè)供給側(cè)改革。廠家數(shù)量多、規(guī)模小、競爭力不強，登記產(chǎn)品數(shù)量多，低水平重復(fù)登記現(xiàn)象嚴(yán)重，是我國農(nóng)藥行業(yè)的一大痼疾。對此，新《條例》將推進企業(yè)優(yōu)勝劣汰，推動行業(yè)健康發(fā)展，助力農(nóng)藥行業(yè)供給側(cè)改革。

TQ546

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1003-3467(2017)02-0041-02

2016-11-26

韓大明(1984-)，女，工程師，從事煤化工技術(shù)管理工作，電話13639833657。