煤制氫氣工藝路線技術經濟性探討

韓大明，劉 瑩，孫小會

(河南省煤氣(集團)有限責任公司義馬氣化廠，河南義馬 472300)

煤制氫氣工藝路線技術經濟性探討

韓大明，劉 瑩，孫小會

(河南省煤氣(集團)有限責任公司義馬氣化廠，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，進行技術經濟性比較，提出SE-東方爐氣化技術是重要的煤制氫工藝路線選擇。

煤制氫氣;工藝路線;技術經濟性

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替代石油和天然氣的能源是不可或缺的。煤炭資源的轉化過程帶來了很大的環境問題，隨著環境污染的日益嚴重，我國加強了對環境污染的防治，這就決定了煤炭的轉化需要清潔轉化，煤氣化制氫是其中重要的一個選擇。

1 煤制氫工藝路線

氣化技術的選擇一般考慮以下幾個因素:煤種煤質、煤氣化最終產品、規模以及環境影響。目前，廣泛應用的煤氣化技術有固定床氣化、流化床氣化及氣流床氣化。

1.1 固定床氣化

固定床氣化技術是以蒸汽、氧氣為氣化劑，將固體燃料轉化成煤氣的過程。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操作最穩定、技術最成熟的煤氣化技術之一，具有煤種適應性廣泛、合成氣中富含CH4、副產品多、氧耗低、單爐生產能力低、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效率高及產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的粉煤為原料，在氣化爐內細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、氣化反應速度極快、廢水量少、處理簡單、環境友好的特點。

三種不同的氣化技術成熟可靠，各有其優缺點。在煤制氫工藝選擇中，應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可經過變換反應(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產品的項目較有利。氣流床氣化技術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(體積分數) %

3 不同氣化工藝制氫投資和成本對比

規模為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中的水煤漿(GE)氣化相比制氫成本相當，投資略低，但產生的廢水量大，且不易處理;流化床(U-gas)氣化技術投資和制氫成本介于WHG與GE之間，但其技術還處于逐步成熟期，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 結論

由表2數據可知，14萬Nm3/h煤制氫裝置投資和成本，氣流床氣化技術中的干煤粉(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缺點，應綜合考慮各項指標，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為產品的工藝，氣流床工藝更適合煤制氫。從經濟性上來看，氣流床氣化技術中的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。

我國農藥管理將發生重大變革

業內翹首期盼多年的新版《農藥管理條例》在今年年初終于落地。新修訂的《農藥管理條例》將對農藥管理的體制、制度、措施等進行重要調整，包括將農藥生產管理職責統一劃歸農業部門、取消臨時登記、實施農藥經營許可、明確使用者義務、加大違法懲罰力度、建立質量可追溯制度、健全召回退出機制等，將深刻影響農藥行業的走向。

①破解“九龍治水”困局，賦權農業部門全程監管。新修訂的《條例》明確，將原來由多部門負責的農藥生產管理職責統一劃歸農業部門，解決重復監管、監管盲區并存等問題。②補強經營使用環節短板源頭保障農產品質量安全。新《條例》明確對農藥經營實行許可制，提高門檻，同時首次明確了農藥使用者的義務，規范農藥使用行為。此外，對制售假冒偽劣農藥等違法行為加大了懲戒力度。③鼓勵創新加速優勝劣汰助力農藥行業供給側改革。廠家數量多、規模小、競爭力不強，登記產品數量多，低水平重復登記現象嚴重，是我國農藥行業的一大痼疾。對此，新《條例》將推進企業優勝劣汰，推動行業健康發展，助力農藥行業供給側改革。

TQ546

B

1003-3467(2017)02-0041-02

2016-11-26

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