制氢加氢“子母站”建设规划浅析

通过简要介绍制氢加氢合建站规划设计的现实意义和国内外加氢站发展现状,提出制氢加氢“子母站”的概念。本文简要介绍了制氢加氢“子母站”的建设模式,即制氢加氢“子母站”采取分布式供氢模式,“母站”制氢加氢集成为一体,“子站”作为纯加氢站,“母站”与“子站”之间采用长管拖车运输,“母站”为制氢加氢一体站,“母站”总装置内的供氢单元主要考虑采用天然气制氢、甲醇制氢和电解水制氢3种模式。简要分析了天然气制氢、甲醇制氢、电解水制氢技术的优缺点,并从氢气的生产成本、氢气的储运成本、制氢加氢“子母站”中制氢站的建设成本、运营成本等几方面进行了较为详细的成本分析。通过供氢模式的特点和成本分析,提出以水电解制氢、甲醇制氢、天然气制氢装置作为氢源的制氢加氢“子母站”为适宜我国能源结构的新型氢能利用模式。     

大型制氢加氢子母站项目设计技术研究

以新疆某制氢加氢一体化项目为例，阐述了大型制氢加氢子母站的设计方法，提出了制氢加氢母站和加氢子站的工艺路线和配置方案。对于大规模制氢加氢母站，设置碱性水电解制氢系统、氢气压缩及储存系统、氢气充装系统及油气氢合建站，使母站兼具制氢、充装和加氢功能；考虑特定时段氢气外运不畅，提出了低压存储、中间压力存储和高压存储的方案，并通过比较确定采用低压存储方案；母站内加氢站及加氢子站采用油气氢合建站形式，提出了具体的设备配置方案。对于加氢子站，提出了分级卸气以提高长管拖车氢气利用效率的方案。     

氢能可持续发展模式探讨

氢能具有清洁环保、能量密度高等优势,被视为极具潜力的可再生替代能源,是实现国家"双碳"目标的重要支撑。目前的核心问题是用氢成本过高,与燃油车和电动车相比没有价格优势。从制氢—运氢—加氢的产业链角度出发,对近、中、远期氢能产业链进行了成本分析,发现在近期和中期,制约氢气价格下降的瓶颈主要在于加氢站,而加氢站氢气成本下降的核心在于提升加氢量、摊薄成本。如果氢燃料电池汽车数量提高,每日加氢量提升至一定水平,会迅速降低氢气成本,并为中、远期的CCUS、电解制氢等更为低碳的制氢技术留出足够的利润空间。同时给出了具体建议,包括通过政策引导大力增加燃料电池汽车数量以增加加氢量;合理规划,减少运氢距离;增加运氢压力以增加单次氢气运载量;优化加氢站工艺,减少日常运营成本等。     

膜分离回收系统在渣油加氢装置的应用

四川石化有限责任公司300×104 t/a渣油加氢脱硫装置采用CLG公司的固定床渣油加氢脱硫工艺技术,高压分离器顶出的循环氢排放量约13000 Nm3/h,尾气氢含量在80%以上。利用气体膜分离技术回收氢气,并将回收氢气作为装置的补充氢源,这不仅提高了氢源的利用率,降低制氢装置的生产负荷,缓解供氢矛盾,而且也降低了渣油加氢装置的成本。     

氢能供应链成本分析及建议

氢能具有能量密度高、环保清洁可再生的优势,已经成为未来能源发展的重要方向,被视为实现碳减排的必由之路。但目前氢能发展的核心问题是用氢成本过高,与电动车和传统燃油车相比没有经济优势。本文从制氢-运氢-加氢的产业链角度分析,发现电解水制氢成本远远高于化石能源制氢,且氢气的成本主要在运氢和加氢环节被抬升。文中指出：究其原因,主要由于氢气储存不易,在现有的长管拖车运输条件下,每次运输氢气量少,效率不高;同时由于燃料电池汽车数量少,每日加注量不足,叠合加氢站关键设备不能国产化,固定资产投资高导致折旧成本高,增加了氢气成本。针对这一问题,文中给出了具体降低成本建议,包括增加运氢压力以增加单次氢气运载量;加快科技攻关,关键设备国有化;突破政策限制,实现站内制氢;优化加氢站工艺,减少日常运营成本等。     

我国典型城市氢能经济性和低成本氢源探索分析

氢能经济性一直是氢能与燃料电池汽车产业发展关注的重点。本文构建了一种简洁、有效的加氢站氢气成本计算模型,可适用于现阶段已投入运行的加氢站经济性研究计算。应用该成本计算模型,通过实地调研,本文得到了张家口、郑州、盐城、佛山等地典型加氢站的氢气成本,经对比分析可知,由于氢气来源、储运距离、应用端市场规模等现实条件不同,加氢站的氢能经济性具有很大差异。为进一步提升氢能经济性、探索加氢站氢气成本低于40CNY/kg的可行性,本文以张家口市氢气来源于风电电解水制氢的某加氢站为例,详细分析其氢气成本构成情况,得出低成本氢源开发对于降低加氢站氢气成本具有重要意义。本文还根据氢能产业发展现状和在交通领域的应用前景,从降低氢气制取成本、氢气储运成本、加氢站固定资产折旧及运营成本等方面为进一步提升氢能经济性、降低加氢站氢气成本提出建议。     

GE水煤浆气化制氢技术在九江石化的应用

简要介绍中国石化股份公司九江石化公司引进GE水煤浆气化、低温甲醇洗酸性气脱除等国际先进的工艺技术用于煤(焦)制氢项目,并介绍了工艺技术原理、工艺流程和主要优点。九江石化通过对化肥装置进行产业结构调整,将其改造为设计制氢能力105100m3/h煤(焦)制氢装置,为加氢裂化、汽油加氢、柴油加氢、渣油加氢等炼油装置提供优质氢源,提高炼油装置深加工能力,将有效提升原油资源的综合利用率。     

甲醇制氢催化剂的钝化、填装、还原过程分析

氢气在工业上有着广泛的用途。近年来，由于精细化工、蒽醌法制双氧水、粉末冶金、油脂加氢、林业品和农业品加氢、生物工程、石油炼制加氢及氢燃料清洁汽车等的迅速发展，对纯氢需求量急速增加。西南化工研究设计院研究开发的甲醇蒸汽转化配变压吸附分离制氢技术为中小用户提供了一条经济实用的新工艺路线，该技术属国内首创，取得良好的经济效益。     

日本焦炉煤气制氢技术

焦炉煤气因能提供燃料电池汽车所用的氢而受到关注,充分运用钢铁厂副产氢的非现场集中制氢方式可有效降低制氢成本.新日铁公司在参与日本"氢/燃料电池开发"、"钢铁厂副产煤气制氢技术"等研发项目中,积累了包括制氢、输氢、充氢在内的供氢技术.以下是日本焦炉煤气制氢技术的现状及将来大规模供氢所面临的问题与应对措施.     

二氧化碳加氢制甲醇暨新能源制氢工业化进展

介绍了二氧化碳加氢制甲醇的国内外工业化进展情况;对包括太阳能发电制氢、风电制氢的新能源制氢工业化技术和经济性进行了分析;指出:大力发展二氧化碳加氢制甲醇技术,不仅可以有效解决当前化石能源紧张问题,同时还可减轻因二氧化碳排放所引起的温室效应问题.     

我国新能源风光发电制氢成本动态测算

新能源发电制氢技术不断成熟，制氢成本直接影响氢能产业商业化推广与应用。针对电解水制氢技术方案投入与运营成本变化，基于新能源产业风光发电成本视角构建了碱性(ALK)电解槽+风电、质子交换膜(PEM)电解槽+风电、碱性(ALK)电解槽+光伏发电、质子交换膜(PEM)电解槽+光伏发电4种电解水制氢组合方案的成本动态测算模型，并通过敏感性分析研究了相关因素对制氢成本的影响。结果表明：4组方案制氢成本在研究期内(2017—2020年)分别降低了13.95%、29.22%、19.55%和31.03%,2020年制氢成本分别为17.90、28.27、21.54和32.23元/kg,而能耗和发电成本是降低4种方案制氢成本最具潜力的影响因素。同时，对比分析了其他电源及传统化石能源制氢等不同制氢技术工艺的经济性，不同制氢情景下，制氢成本由低到高分别为煤制氢、工业副产氢、天然气制氢、煤制氢+碳捕获收集(CCS)、ALK风电制氢、甲醇制氢、ALK光伏制氢、ALK谷电制氢、PEM光伏制氢和PEM谷电制氢。     

1000Nm~3/h制氢装置甲醇单耗高原因分析

通过河南油田石蜡精细化工厂汽油加氢装置制氢单元的生产实践,详细分析了制氢单元运行初期甲醇单耗高的原因,并针对这些情况提出了相应的整改措施,从而最大限度的减少了甲醇在生产过程中的消耗,达到了降低生产成本,提高企业效益的目的。     

两段法变压吸附在甲醇制氢装置中的应用

甲醇裂解制氢工艺装置中,甲醇经裂解反应后的裂解气通过变压吸附提纯氢气,介绍了两段法变压吸附技术在其中的应用情况。以产氢2 000 Nm3/h的甲醇制氢工业装置为例,分别从装置配置、技术指标、占地、公用工程消耗以及投资成本等方面与采用传统一段法变压吸附工艺对比。结果表明:甲醇制氢装置中,采用两段法变压吸附工艺,其甲醇单耗、单位氢气成本、年运行成本均低于传统一段变压吸附工艺。     

加氢母站工艺介绍及运行期间存在问题解决方案

目前,国内氢气制备的主要途径为化石燃料制氢、电解水制氢及工业副产氢,因工业副产氢资源广泛且价格较低,是生产燃料电池用氢、高纯氢气、超纯氢气等工业用氢的主要途径。本文介绍了天津新氢能源发展有限公司以临港园区内丙烷脱氢尾气为制氢原料,采用较为先进的快周期变压吸附（rPSA）技术生产车用燃料电池氢、高纯氢、超纯氢及电子工业用氢的应用情况。通过介绍天津新氢能源加氢母站工艺流程,分析氢气生产、压缩及充装操作过程中潜在的风险,并提出相应的解决方案。     

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.     

制氢技术的生命周期评价研究进展

氢气既是理想高效的清洁能源,又是用途广泛的化工原料。以传统能源制氢为主导的制氢产业具有高能耗高污染的弊端,在资源环保问题日益突出的当下,全方位对比研究各类制氢技术的优劣特征,为制氢产业提供健康发展的技术路线显得尤为重要。本文主要以传统制氢技术(煤气化制氢、天然气制氢等)和新型制氢技术(热化学制氢、可再生能源发电制氢、生物质气化制氢等)为对象,对其生命周期评价方面的研究进展进行综述。论文首先介绍了生命周期评价的研究过程和思路,阐述了各类制氢技术的基本原理和应用现状,重点研究了各类制氢技术的能耗和温室气体释放数据,同时结合生命周期成本分析,归纳了各制氢技术的制氢成本。论文通过分析各类制氢技术的优劣性,总结得出新型制氢技术具有优秀的节能环保性,但制氢成本较高。其中,风电制氢技术的环保性最佳,而核能热化学制氢在未来具有大规模应用的潜力。根据当前制氢格局的发展状况和各类制氢技术的特点,论文最后作出了关于制氢技术发展的前景展望。     

甲醇制氢技术及在燃料电池中的应用

介绍甲醇制氢工艺、催化剂和甲醇制氢技术在燃料电池中的应用,重点阐述甲醇裂解制氢、甲醇重整制氢和甲醇氧化制氢的相关技术及经济性.     

高纯度氢气制备方案的选择

简要介绍通过对甲醇-蒸汽转化制氢、膜分离及变压吸附技术制氢的比较,最终选出从气源②即低温甲醇洗后接气,采用膜+变压吸附的联合工艺制氢为最优方案,能确保氢气产品中氢的体积分数达99.5%以上,氢气产量达25000Nm3/h,且能耗和投资最低。     

太阳燃料甲醇合成

我国将力争于2060年前实现碳中和,而实现碳中和的根本途径是能源利用形式由化石能源向可再生能源转变。本文指出太阳燃料甲醇合成（又称“液态阳光”）是利用太阳能等可再生能源分解水制取绿氢,再将二氧化碳与绿氢结合转化为甲醇的综合性技术,它不仅可将再生能源存储在液体燃料甲醇中,还可解决重要领域如冶金、建材、化工中的刚性二氧化碳排放,是实现碳中和目标切实可行的技术路线和有力手段。本文就作者团队研究发展的液态阳光水分解制氢和二氧化碳加氢制甲醇技术进行总结,并对当前液态阳光技术的工业应用进行了介绍。     

现场制氢与外购氢结合加氢站系统工艺优化

氢能作为众多一次能源转化、传输与融合交互的纽带,是实现“双碳”目标的关键,加氢站的高效稳定运行对推进氢能产业发展具有重要意义。文中针对现场制氢与外购氢结合系统进行优化,通过将现场制氢出口20 MPa压缩机与外购氢卸气柱出口连接。结果显示：优化工艺不仅可确保后端45 MPa氢气压缩机出口温度不超过250℃,提高使用寿命,还可将长管拖车内的氢气从常规的7 MPa降低至3—1 MPa,提高拖车有效卸氢率30.77%—46.15%,当购氢成本在30元/kg时,可降低氢气出售成本6.52%—8.58%。同时,随着购氢成本的降低,优化工艺在降低氢气出售成本方面的优势呈下降趋势。综上所述,文中提出的优化工艺对保护45 MPa氢气压缩机,提高长管拖车有效卸氢量,降低氢气出售成本方面具有显著的作用,可为实际生产运营提供参考。