煤制氫與天然氣制氫成本分析及發展建議

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化，成品油的質量在逐步提高，煉油廠也需要越來越多的氫氣，所以，煉油廠當下的發展策略就是降低氫氣成本，使用氫氣可以達到節能環保的目的。目前，氫氣被廣泛應用于航天領域，但是，現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濟成本。

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成的，但是根據相關實際情況來看，煤炭費用所占據的比例太低，遠低于天然氣費用，煤制氫使用的是氧化工藝，對氧氣成本進行預算的方式是依據配套空氣分離裝置，占據生產的24.65%，由于在生產煤制氫時，制造成本太高，財務支出費用也太高，占據了成本總支出的很大一部分比例，占據了22.36%，而燃料動力費只占據了總成本支出的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，會投入大量的費用，占據總比例的76.3%，其次就是燃料氣，燃料氣占據了總比例的16.4%，而對于制造費用和財務費用而言，僅占據了總投入的9.08%，燃料的動力能耗占據得更少，只占據了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，所以需要從多方面去開展預算工作[1]。

2 制氫工藝的對比

對固態煤進行相關處理，讓固態煤變成氣態物質之后，再制取氫氣，這個過程屬于煤制氫的過程。在高溫環境下，煤和空氣發生的不完全反應，反應之后又與煤粉、蒸汽、氧氣等混合在一起，變成霧化狀態，再經過相關的處理過程，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，必須要采取相關的環保措施，不能夠污染環境，使用富氧空氣連續化的技術，從而排放少量的污染物，達到保護環境的目標，將煤制氫的生產效率提高，引進更先進的技術，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，蒸氣轉化，一氧化碳變換，采用蒸汽轉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生反應，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，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，企業可以選擇適合自身的制氫方式[2]。

3 發展策略

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

中國地大物博，不同地區的天然氣價格也不同，對于華東地區與華南地區而言，這部分地區的天然氣價都比較高，但是在華東和華南地區，盛產煤炭資源，因此可以提供大量的煤炭。并且這個地區的運輸條件也比較方便，煉油企業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行降低，為了穩定華東地區和華南地區居民的生活水平，必須要利用好制造企業，這部分地區的制造產業都比較發達，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的協商，企業在制氫的過程中，主要采用煤制氫方式。

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

社會在不斷發展，科技在不斷進步，但是在發展的過程中，人類的活動破壞了生態環境，污染了環境，導致生態失衡，資源在面臨的枯竭的險境。因此國家提出了相關的法規，出臺了《大氣污染防治法》，在這項法規里面有這樣的規定，硫質量分數必須要控制在3%以上，如此一來，以往加工含硫的原油企業面臨了更大的挑戰，所以他們需要結合綜合因素考慮，產出相同數量的碳數，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象，對于面臨這種情況的企業，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，所以自身的經濟性能也比較差，建議相關企業可以將原油與氫、催化煉化等相關工藝結合在一起，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 結語

由于成品油的質量在不斷提高，煉油企業需要大量的氫氣，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模的制氫工作，不僅要考慮到投資，還需要結合原料的價格，煉油廠當下的發展策略就是要降低氫氣成本，從而達到節能環保的目的，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。