煤化工企业转型氢能的路线探讨

煤化工产业目前面临环保、碳减排、生存压力,亟待转型升级.煤制天然气工厂可以在不影响主产品的基础上,调整部分工艺路线提纯氢气,为煤化工企业新增一个高价值副产品,但氢气如何跨越地域运输尚无报道.综述了气氢液化、储氢材料储氢、长输管道掺氢3种技术路线的可行性和有利条件,借助氢能产业蓬勃发展之势,实现煤化工产业的转型升级.     

氢液化冷箱运行过程风险分析及安全防护措施

当今世界能源行业正处于第三次能源变革阶段,主要是以无碳化、低碳化、低污染为方向。然而氢能源作为二次能源,优势在于它是一种高效、清洁、安全、可持续的能源,是未来构建以清洁能源为主的多元能源供给系统的重要载体。氢能源主要分为氢气和液氢。它们如何实现安全高效的生产、储存、应用已经成为新一轮世界能源技术变革的重要方向。氢液化冷箱作为生产液氢的重要工序及关键设备。氢气、液氢属于易燃易爆物质,且液氢沸点为-252.78℃。在生产过程中存在火灾、爆炸、窒息、冻伤等安全风险,应制定详细的安全防护措施,并严格加以落实,确保安全生产。     

制储氢技术经济性分析与前景展望

氢气不仅是一种重要的工业资源，也是“零碳社会”下重要的清洁能源，氢能技术在交通、能源、冶金和化工等领域拥有广阔的应用前景。不过，生产成本、储运技术、安全问题等也长期制约着氢能，尤其是绿氢的应用发展。应明确的是，无论高压储运、氢液化等物理储运方式，或基于“Power to X”策略的化学储氢方式，均难以避免高额的全周期能耗。在理解过程能效，考虑不同储运方式下氢能全生命周期成本的基础上，对比各类技术经济性。其中，液氢和液氨的燃料利用途径在不同时期下均具有良好的经济性，更适宜用作氢能大规模供热供电场下的储运技术。基于此，对制、储氢技术及成本期望进行了归纳，并讨论了氢(氨)能源在大规模发电领域应用的技术经济问题，借鉴不同国家地区氢能发展思路，以期对我国氢能储运技术发展提供参考。     

液氢储运技术发展现状及存在问题

液氢在储存、运输、应用等环节具有明显成本优势，是未来氢能储运的主要方式之一。分析了国内外液氢的生产、储存、运输技术现状以及我国液氢发展前景和存在问题；指明目前亟待解决的主要问题包括顶层设计、标准完善、多元化应用、关键技术设备自主研发等；需推进氢能在交通运输、能源供应、工业生产、商住生活等多个领域的产业应用，最终促进氢能在优化能源结构、保障能源安全、实现“双碳”目标过程中的关键作用。     

氢液化装置产业化与研究进展

液氢能量密度高，作为氢的储运形式在远距离运输上具有成本优势。在减碳政策引导下，全球范围内液氢市场将进一步扩大，但氢液化装置能耗过高制约了液氢市场的发展。本文聚焦于国内外氢液化装置产业化现状，调研了国内外液氢产能和氢液化装置供应商；回顾了国际上两个典型氢液化装置的建设情况、流程特点和关键性能指标；梳理了近几年文献公开的氢液化流程的预冷方式、液氢产量和能耗，并且详细介绍了日本WE-NET项目和欧洲IDEALHY项目的氢液化流程；总结了氢液化装置的技术难点和发展现状。分析表明，低能耗氢液化流程设计已相对成熟，提升核心设备的效率和可靠性、完善液化过程的动态控制策略是推动氢液化装置产业化的关键。大型氢液化装置实现规模效应、小型氢液化装置提升启停能力是两个重要的发展方向。     

国际氢供应链与氢贸易的储运技术支撑

国际氢供应链是正在兴起的新型能源贸易品类,发展潜力巨大。根据大宗氢气跨洋船舶运输的方式不同,国际氢供应链主要分为液氢(LH₂)、液态有机物氢载体(LOHC)和氨三种路线。阐述了三种路线的技术发展现状、储氢特性、技术参数,对比分析了技术经济性和优缺点,认为LOHC和氨路线有望成为未来国际氢供应链的主要方式。对国际氢供应链的未来发展提出若干判断和建议。     

煤液化技术研究现状及展望

随着经济的不断发展,能源问题成为世界各国关注的重点问题。正是在这一背景下,煤液化技术才取得了快速的发展与进步。我国是煤炭生产与消耗大国,因此,煤液化技术的应用对于我国的经济发展至关重要。基于此,本文通过对煤液化技术进行全面的研究与阐述,探究我国煤液化技术的发展趋势和新技术的运用情况,从而为我国煤液化技术的进一步发展作出应有的贡献。     

氮液化装置技术方案的选择与分析

通过国内几种典型氮液化装置流程的比较 ,结合本公司实际情况 ,选定出最佳的工艺流程 ,即中国空分公司提供的不带冷冻机的中压单级膨胀的氮致冷循环流程。     

多方案煤基供氢路线的经济性比较

氢的供应成本作为影响氢能车用替代燃料发展的重要因素一直是人们关心的问题.考虑由生产、运输和加注三个环节组成的不同煤基供氢路线,选择不同技术组合,设计了四条供氢路线.在以制氢规模和运输距离为特征参数的分析情景中,计算并对比这些供氢路线的总供氢成本,最后总结出不同情景参数下经济性最优的煤基供氢路线.     

基于液氢和氨的氢运输链能效和碳排放分析

近年来，氢能利用越来越受到重视。由于“碳中和”目标的提出，中国未来对氢能源的需求将会更大，而挪威拥有丰富的天然气资源和可再生能源，可通过天然气制氢结合碳捕集与封存技术大量供应蓝氢。然而，如何克服长途、大规模运输的困难是一个迫切的问题。本研究以从挪威到中国和欧洲两条路线为例，以能量效率和碳排放强度为研究参数，以液氢和氨两种氢能储运方式为研究对象，选取合理的数据进行理论计算并搭建运输链，绘制出各条运输链的能流图，对两种运输方式进行了比较。结果表明，氨（不裂解）运输链运输到欧洲和中国的能量效率分别是41.6%和33.6%，高于液氢运输链的37.65%和33.38%，而氨（裂解）运输链的能量效率最低，为30.39%和24.83%。在碳排放强度方面，与液氢运输链[241.27kg/(MW·h)和214.8kg/(MW·h)]和氨（裂解）运输链[216.94kg/(MW·h)和183.33kg/(MW·h)]相比，氨（不裂解）运输链[135.87kg/(MW·h)和110.76kg/(MW·h)]的碳排放强度最低。     

规模储氢技术及其研究进展

介绍了几种常用的储氢技术如高压压缩储氢技术、吸氢物质强化压缩储氢技术、液化储氢技术和金属氢化物储氢技术的研究进展,并对规模储氢技术的发展前景进行了预测和展望,指出规模储氢技术目前急待解决的问题是提高储氢密度、储氢安全性和降低储氢成本。     

大型天然气液化技术与装置建设现状与发展

国外天然气液化技术发展近百年,工业化应用也达半个多世纪,已发展成熟多种液化工艺及配套技术。我国涉足天然气液化技术较晚,正处于发展阶段。本文介绍了各种天然气液化工艺及其工业化应用情况,分析其工艺特点、装置规模、适用范围,为国内天然气液化技术开发提供指导。分析表明,混合冷剂制冷工艺（DMR和C3MR）与优化级联工艺是大型天然气液化装置所采用的主流工艺,应用实例多,地域范围广,装置规模不断扩大;近20年建成和目前正在筹建中的大型液化项目,主要为岸基且单线规模为（3.0～6.5）百万吨/年LNG;DMR技术新型高效灵活。此外,随着资源开发技术的发展,极地与深海资源的开发利用不断增加,适应极寒气候条件和海上浮式的液化技术将成为新的研究热点。     

Relative reactivity of hydrogen donor solvent in coal liquefaction

Hydrogen transfer from donor solvent to coal must involve reactions such as hydrogen donation to free radicals and hydrogenation of aromatic structures. The relative reactivities of five typical hydrogen donor solvents, more reactive than tetralin, were determined using a competing elimination reaction in the liquefaction of a bituminous coal at 400 °C and a brown coal at 350 °C. 9,10-Dihydroanthracene, 9,10-dihydrophenanthrene and 1,2,3,4-tetrahydroquinoline exhibited outstanding hydrogen donating ability. Further, the relative reactivities of five mild hydrogen donor solvents such as acenaphthene and indan were determined by a similar elimination reaction using a bituminous coal at 450 °C.     

Short contact time liquefaction of coal using hydrogen donor solvent

Liquefaction of coals to form benzene-soluble materials was studied at 400 °C under autogenous pressure conditions using tetrahydroquinoline (THQ), tetrahydroisoquinoline (THIQ) and tetralin (TL) as the hydrogen donating solvents. THQ was the best solvent with a conversion rate of 90% within 15 min for low rank coals (< 80% C). In contrast, it took 50 min to achieve a conversion of 80% when TL was used as the solvent, although both solvents could achieve almost complete conversion of coals into quinoline-soluble material within 10 min. THQ also showed excellent activity with blended coals. Some binary solvents exhibited activities which varied with the THQ content. A 1:3 by weight mixture of THQ and petroleum pitch produced the highest conversion of 100%.     

Chemistry of hydrogen sulphide under coal liquefaction conditions: 2. Synergistic effects of H2S and the mixed solvent system tetralin and tetrahydroquinoline on liquefaction of a moderately reactive coal

A preliminary study was undertaken to evaluate the effects of mixed solvents and added H₂S on the overall conversions of a moderately reactive coal (Wyodak-2) as defined by tetrahydrofuran solubility. Conversion efficiencies were measured as a function of time and of H₂S concentration in the H₂S-tetrahydroquinoline (THQ) solvent system. The specific solvent systems studied included tetralin and mixtures of tetralin and THQ, with and without H₂S. In all cases, coal conversion was enhanced by the presence of H₂S, THQ or both, relative to the use of tetralin alone. Conversion as a function of THQ concentration was also determined. The relative abilities of the various combinations to effect conversion were found to be as follows: tetralin < 5 wt% THQ-tetralin < 3 wt% H₂S-tetralin < 10 wt% THQ-tetralin = 20 wt% THQ-tetralin < 3 wt% H₂S-20 wt% THQ-tetralin. From these results, it is concluded that both H₂S and THQ operate synergistically to provide enhanced yields of high-quality coal liquids. The relations between conversion, H₂S concentration and nitrogen incorporation are discussed.     

10 t/d级氢液化装置流程热力分析与优化

针对10 t/d级氢液化装置研制要求,构建了液氮预冷的连续转化型双压Claude氢液化流程,并开展了氢物性计算方法筛选、连续转化热模型构建以及流程热力设计与参数优化,分析了膨胀机等熵效率、换热器窄点温差以及原料氢沿程阻力等因素对流程参数的影响,给出了不同工况下的流程性能及各关键部件的热力设计参数范围,可为膨胀机、换热器的研制提供设计热力输入参数。该氢液化流程在基础工况下（考虑较恶劣膨胀机运行条件）的最大理论液氢产量12.96 t/d,液氢产品仲氢含量97%;理论总氢液化比功耗为10.50 kWh/kg LH₂ （不含原料氢增压）,对应的流程㶲效率为35.06%;可为连续转化式大型氢膨胀液化装置的研制提供参考。     

煤液化技术研究现状及其发展趋势

能源安全和环境保护是我国21世纪应引起高度重视的问题,煤炭既是能源的主要提供者,也是大气污染的主要污染源,其高效洁净利用不容忽视,煤炭液化技术是解决此矛盾的有效途径之一。对煤液化的发展历程、开发和应用现状以及发展趋势和产业化前景进行了概括,详细介绍了煤直接液化、间接液化和煤与废塑料共液化技术的特性、影响因素及其关键问题,并提出了煤液化技术在我国今后发展的一些看法和建议。     

Characterization of liquid product from the reaction of coal with hydrogen atoms

An oily product formed by the reaction of a domestic subbituminous coal (Taiheiyo coal) with hydrogen atoms at 200 °C, has been characterized. The material is essentially composed of C₅-C₂₂ alkanes and cycloalkanes. The $\text{H}\text{C}$ ratio, specific gravity and refractive index were 1.81, 0.855 and 1.447, respectively. The absence of heteroatoms, alkenes and aromatics in the product is the outstanding feature of the coal liquefaction induced by hydrogen atoms.     

车载储氢技术的发展现状及展望

氢能作为一种无污染的清洁新能源正日益受到重视,氢的存储和运输是氢能发展的关键问题。氢能在汽车上的应用正在得到研究。笔者综述了高压气态储氢技术、金属氢化物储氢技术、物理吸附储氢技术、液态有机化合物储氢技术和低温液态储氢技术的原理,总结了各种技术的优缺点,介绍了其研究现状,并对车载储氢技术的未来发展进行了展望。     

氢能源的利用现状分析

氢能是公认的清洁能源,它具有储运方便、利用途径多样、高利用率及来源广泛等特点,可为解决能源危机、全球变暖和环境污染提供帮助。当前,一些发达国家已将氢能列为国家能源体系中的重要组成部分,我国在氢能的研究及产业化方面也投入巨大。本文综合考虑氢能在能源和化工领域的应用,较为全面地总结了氢能作为清洁能源在燃料电池汽车、分布式发电、燃料电池叉车和应急电源,作为能源载体在可再生能源消纳以及作为重要化工原料在油品质量升级和煤制清洁能源各方面的国内外利用现状,分析明确了氢清洁能源的利用是目前推动氢能发展的主要动力,氢能源载体的利用有助于可再生能源和氢能的协同发展,而氢化工原料的利用则是目前最有希望实现氢能规模化利用的有效途径,同时指出氢的制取、储运和燃料电池技术依然是制约氢能发展的关键因素。