提高藍氫經濟性的技術

藍氫和灰氫競爭（在考慮二氧化碳成本時）基于蒸汽甲烷轉化（SMR）技術。

SMR技術 SMR是一種成熟的催化技術，廣泛應用于生產灰氫，SMR技術在多管式反應器中使用蒸汽，外部燃燒進行間接加熱。燃燒后碳捕集可將灰氫轉化為藍氫，可從低壓后燃燒煙氣中捕獲99%二氧化碳。對于藍氫，基于氧氣的工藝，例如自熱轉化（ATR）和天然氣部分氧化（POX）技術，比SMR更具成本效益。二氧化碳成本使得SMR生產的灰氫比殼牌天然氣部分氧化（SGP）技術生產的藍氫更貴。與SMR相比，由于空氣分離裝置相對成本隨著容量增加而降低，基于氧氣工藝成本優勢隨著規模增加而增加，另一個優勢是使用成本較低的預燃燒溶劑技術可以捕集99.9%以上的二氧化碳。

ATR技術ATR技術使用氧氣和蒸汽，在帶有催化劑床的耐火材料襯里反應器中直接燃燒。ATR技術比SMR技術更具成本效益，但ATR技術需要大量原料氣預處理投資，而且火焰加熱器會產生二氧化碳排放。ATR技術可以與燃燒前碳捕集技術結合，將灰氫轉化為藍氫。

天然氣POX技術天然氣POX技術也是基于氧氣在耐火材料襯里反應器中直接燃燒，但其是非催化過程，不消耗蒸汽，也沒有直接二氧化碳排放。天然氣POX技術也可與燃燒前碳捕集技術相結合，用于生產藍氫。與SMR相比，天然氣POX技術通過最大限度提高碳捕集效率和簡化工藝流程節省 成本。

POX技術與ATR技術比較基于氧氣的工藝比SMR技術具有明顯優勢，同時殼牌POX技術比ATR技術也具有優勢。首先，POX技術不需要蒸汽作為反應物。同時，利用反應余熱產生高壓蒸汽，可滿足藍氫生產過程中蒸汽消耗以及一些內部電力消耗。其次，由于不需要進料氣預處理，殼牌POX技術工藝流程比ATR技術簡單。此外，作為一種非催化直接燃燒的系統，殼牌POX技術對硫等進料污染物具有很強抵抗力，并且可以適應不同天然氣品質，為煉廠提供更大進料靈活性，使煉廠燃料氣脫碳。

與ATR相比，殼牌POX技術可顯著節省成本，其氫氣平準化成本降低了22%。由于可能使用更小氫氣壓縮機（單級壓縮）、二氧化碳捕集和二氧化碳壓縮機組，因此可以降成本17%。由于壓縮負荷減少，內部發電產生了更多蒸汽，降低了34%的運營成本（不包括天然氣原料價格）。殼牌POX技術比ATR技術多消耗6%的天然氣，但也被多余蒸汽產生的發電所抵消。

殼牌藍氫工藝最大限度集成了天然氣POX技術和溶劑技術。與ATR裝置相比，生產500噸/日純氫氣產品將減少3 000萬美元/年的運營成本、減少35%的電力輸入、捕集99%二氧化碳以及氫氣成本降低10%~25%。由于殼牌POX溶劑技術具有原料靈活性、更高操作壓力、降低甲烷殘留濃度和提高能效的優勢，因此其是大型藍氫項目的最佳選擇。

天然氣POX技術成熟且低碳，開發和使用歷史悠久。目前殼牌POX技術擁有30多個活性殘渣和氣體氣化許可證持有者，并且在全球建造了100多座使用該技術的氣化爐。例如，卡塔爾Pearl天然氣液化（GTL）工廠有18條生產線，每條生產線可生產500噸/日的純氫氣。Pearl GTL自2011年開始運營，生產純氫氣，不包括任何惰性氣體、甲烷、二氧化碳或一氧化碳。自1997年以來，荷蘭Pernis煉廠一直在使用該技術進行100萬噸/年的碳捕集項目。

無論氫氣生產和碳捕集技術多么具有成本效益，如果不直接或通過提高石油采收率封存二氧化碳，生產的氫氣仍然是灰氫。許多碳捕集、利用和存儲項目在全球各地處于不同階段。例如，自2015年以來，殼牌在加拿大Quest工廠已經捕集并儲存了超過500萬噸的二氧化碳。

氫氣將成為未來能源結構的一部分，并且有幾種成熟技術可用于生產具有成本效益的低碳藍氫。由于二氧化碳回收率和可擴展性差，SMR是一種低效藍氫生產方法，基于氧氣的工藝提供更高價值。殼牌藍氫工藝集成了天然氣POX技術和溶劑技術，與ATR技術相比，具有將氫氣平準化成本降低10%~25%、成本支出降低20%、運營支出降低35%（不包括天然氣原料價格）、捕集99%的二氧化碳和整體過程簡單性的優勢。