煤制氫與天然氣制氫成本分析及發(fā)展建議

王鐵成 馬天笑

中國石油天然氣股份有限公司廣東石化分公司 廣東揭陽 5 2 2 0 0 0

由于原油變得越來越劣質(zhì)化，成品油的質(zhì)量在逐步提高，煉油廠也需要越來越多的氫氣，所以，煉油廠當(dāng)下的發(fā)展策略就是降低氫氣成本，使用氫氣可以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。目前，氫氣被廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域，但是，現(xiàn)階段對氫氣的投入成本還比較高，因此需要想出措施降低經(jīng)濟(jì)成本。

1 煤制氫成本和天然氣制氫成本

1.1 煤制氫成本

煤制氫主要是由煤炭、氧氣、燃料動力能耗與制造構(gòu)成的，但是根據(jù)相關(guān)實際情況來看，煤炭費(fèi)用所占據(jù)的比例太低，遠(yuǎn)低于天然氣費(fèi)用，煤制氫使用的是氧化工藝，對氧氣成本進(jìn)行預(yù)算的方式是依據(jù)配套空氣分離裝置，占據(jù)生產(chǎn)的24.65%，由于在生產(chǎn)煤制氫時，制造成本太高，財務(wù)支出費(fèi)用也太高，占據(jù)了成本總支出的很大一部分比例，占據(jù)了22.36%，而燃料動力費(fèi)只占據(jù)了總成本支出的7.36%。

1.2 天然氣制氫成本

天然氣制氫主要是依靠天然氣、燃料氣與制造成本，其中影響比較大的就是天然氣的價格，會投入大量的費(fèi)用，占據(jù)總比例的76.3%，其次就是燃料氣，燃料氣占據(jù)了總比例的16.4%，而對于制造費(fèi)用和財務(wù)費(fèi)用而言，僅占據(jù)了總投入的9.08%，燃料的動力能耗占據(jù)得更少，只占據(jù)了2.30%，所有的材料都會影響到油價的水平，影響到原油的性質(zhì)，所以需要從多方面去開展預(yù)算工作[1]。

2 制氫工藝的對比

對固態(tài)煤進(jìn)行相關(guān)處理，讓固態(tài)煤變成氣態(tài)物質(zhì)之后，再制取氫氣，這個過程屬于煤制氫的過程。在高溫環(huán)境下，煤和空氣發(fā)生的不完全反應(yīng)，反應(yīng)之后又與煤粉、蒸汽、氧氣等混合在一起，變成霧化狀態(tài)，再經(jīng)過相關(guān)的處理過程，變成一氧化碳和氫氣，將一氧化碳和氫氣通過凈化裝置進(jìn)行凈化，得到純凈的氫氣，這就是制氫的全部過程。在此過程中，必須要采取相關(guān)的環(huán)保措施，不能夠污染環(huán)境，使用富氧空氣連續(xù)化的技術(shù)，從而排放少量的污染物，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，將煤制氫的生產(chǎn)效率提高，引進(jìn)更先進(jìn)的技術(shù)，減少污染物排放量。

采用天然氣制氫的方法有很多，主要有原料氣處理，蒸氣轉(zhuǎn)化，一氧化碳變換，采用蒸汽轉(zhuǎn)化的方式主要是在催化劑的催化下，讓甲烷和水蒸氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)，從而將氫氣和一氧化碳生成，這個過程需要外界大量的熱量，采用一氧化碳變換制氫的方式是指，利用一氧化碳和水蒸氣反應(yīng)，從而生成二氧化碳和氫氣，通過冷卻的方式，提煉出純凈的氫氣。有多種天然氣制氫方式，企業(yè)可以選擇適合自身的制氫方式[2]。

3 發(fā)展策略

在當(dāng)今社會發(fā)展下，成品油的質(zhì)量在不斷提高，煉油企業(yè)需要大量的氫氣，所以，需要制造更多的氫氣，滿足煉油企業(yè)的需求，需要構(gòu)建制氫裝置，研制出制氫方案，選擇出最佳的一套方案。

中國地大物博，不同地區(qū)的天然氣價格也不同，對于華東地區(qū)與華南地區(qū)而言，這部分地區(qū)的天然氣價都比較高，但是在華東和華南地區(qū)，盛產(chǎn)煤炭資源，因此可以提供大量的煤炭。并且這個地區(qū)的運(yùn)輸條件也比較方便，煉油企業(yè)如果想要在激烈的市場競爭中獲得一份競爭力，就必須要將原料的成本進(jìn)行降低，為了穩(wěn)定華東地區(qū)和華南地區(qū)居民的生活水平，必須要利用好制造企業(yè)，這部分地區(qū)的制造產(chǎn)業(yè)都比較發(fā)達(dá)，可以解決天然氣資源緊張的問題，并且需要與政府開展相應(yīng)的協(xié)商，企業(yè)在制氫的過程中，主要采用煤制氫方式。

對于一體化煉油廠這類燃料廠，自己可以產(chǎn)出數(shù)量比較多的燃料，因此不需要太多的氫氣數(shù)量，他們會花費(fèi)更多時間在干氣外運(yùn)中，用自產(chǎn)的干氣完成制氫裝置的構(gòu)建。大多數(shù)煉油廠都是屬于城市型，因此對煉油廠的環(huán)境要求比較高，不能夠破壞周圍的環(huán)境，使得運(yùn)輸煤炭時，會存在著很多不確定的因素，這些因素會影響煤炭的運(yùn)輸，建議與燃料結(jié)合起來，將天然氣和干氣結(jié)合起來，從而完成制氫過程。

社會在不斷發(fā)展，科技在不斷進(jìn)步，但是在發(fā)展的過程中，人類的活動破壞了生態(tài)環(huán)境，污染了環(huán)境，導(dǎo)致生態(tài)失衡，資源在面臨的枯竭的險境。因此國家提出了相關(guān)的法規(guī)，出臺了《大氣污染防治法》，在這項法規(guī)里面有這樣的規(guī)定，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須要控制在3%以上，如此一來，以往加工含硫的原油企業(yè)面臨了更大的挑戰(zhàn)，所以他們需要結(jié)合綜合因素考慮，產(chǎn)出相同數(shù)量的碳數(shù)，煤氣化的主要原料為石油，如此一來，可以解決煤炭供給問題，還能夠避免石油焦出路的現(xiàn)象，對于面臨這種情況的企業(yè)，可以采取混合制氫的方式，采用焦與煤混合制氫，對于有的原油而言，它的金屬含量比較高，所以自身的經(jīng)濟(jì)性能也比較差，建議相關(guān)企業(yè)可以將原油與氫、催化煉化等相關(guān)工藝結(jié)合在一起，在完成脫硫過程之后，鍋爐燃料就用硬瀝青代替，保證資源能夠再次利用，節(jié)約了能源，不能再無限地開采地球上的資源，無限開采只會破壞家園，破壞環(huán)境，影響到我們的子孫后代，同時也會影響我們的安全[3]。

4 結(jié)語

由于成品油的質(zhì)量在不斷提高，煉油企業(yè)需要大量的氫氣，所以需要制造出更多的氫氣，滿足煉油企業(yè)的需求。氫氣作為一種新型的能源，氫氣可以代替很多不可再生資源，但是，雖然中國的煤炭資源比較多，但是天然氣和石油資源的數(shù)量卻比較少，如果要制取大量的氫氣，需要選擇煤制氫方式，因為如果要開展大規(guī)模的制氫工作，不僅要考慮到投資，還需要結(jié)合原料的價格，煉油廠當(dāng)下的發(fā)展策略就是要降低氫氣成本，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，本文先先分析了煤制氫和天然氣制氫的成本，研制出制氫方案，企業(yè)可以選擇出最佳的一套方案，從而滿足自身需求，提高自身的市場競爭力。