(元琛科技)依托化工生产装置,我国工业副产氢资源丰富,我国每年可供综合利用的焦炉气量约为900亿Nm3,焦炉气的主要成分为H2(55-67%)、CH4(19-27%)、CO(5-8%)、CO2(1.5-3%)。到2030年前我国工业副产氢将成为在完成绿氢替代前培育氢能终端市场的重要过渡手段,工业副产氢具有成本低、分布广等特点,可以有力推动氢能源产业下游市场的培育。
一、焦炉气直接提氢方法
焦炉煤气提氢的常用手段有膜分离技术、深冷分离技术与变压吸附(PSA)技术。膜分离技术是因为氢与其他共存气体相比,分子和分子量都最小,而渗透性仅次于氦。利用氢易于透过某种薄膜的性质,选择适当的膜就可以使它与共存气体组份相分离。深冷分离技术是将常温下的气体混合物经过压缩、冷却冷凝成液态混合物,然后在低温下蒸馏分离出各种组份。为了实现焦炉气低温分离,必须在预处理过程中除去低温下可能固化的所有杂质组份。变压吸附(PSA)技术是利用常温高压下,焦炉气中各组份在吸附剂上吸附的差异而进行气体分离的方法。它与传统吸附工艺的主要区别在于吸附剂的再生方法不同。传统工艺的吸附剂再生是通过升温将吸附质解吸出来,而PSA工艺则是利用吸附质的吸附容量随压力升高而增加,随压力降低而减少的性质,通过降低已饱和的吸附床压力和用部份产品氢气加以冲洗而使吸附质解吸,并使吸附剂获得再生。
二、焦炉气提氢成本分析
焦炉气直接提氢(PSA)项目投资较低,在成本上更具优势;焦炉气转化制氢(增加天然气制氢装置)式虽然增加了能耗、碳排放和成本,但氢产量大幅提升,且焦炉气成本远低于天然气价格,相较于天然气制氢仍具有成本优势。
三、焦炉气制氢发展前景
在目前共存的多项氢气生产技术中,焦炉气生产氢气有多项优点:焦炉气由于原始含氢量就高达55%,因此十分适合氢气的分离及回收,可单凭变压吸附法将其高效地分离出来;焦炉气中含有大量碳氢化合物,可应用重整技术转化为氢气;解决焦炉气作为燃料使用而效率低下和污染环境的问题;以焦炉煤气为原料采用变压吸附法制取高纯度的氢气(99.999%),制氢成本低,只相当于电解水制氢成本的1/3~1/4,大大提高焦化企业的经济效益。
(元琛科技)当前我国氢气生产主要在石化、化工、焦化行业,作为中间原料生产多种化工产品,少量作为工业燃料使用。在氢能产业发展初期,依托现有氢气产能提供便捷廉价的氢源,支持氢能中下游产业发展、降低氢能产业起步难度具有积极意义。