全球天然氣制氫產(chǎn)能已超過(guò)700萬(wàn)噸/年,主要應(yīng)用于:煉油工業(yè):提供加氫處理氫氣,占需求量的45%化工生產(chǎn):作為合成氨、甲醇原料,占比30%交通運(yùn)輸:燃料電池重卡、港口機(jī)械用氫,增長(zhǎng)速率超40%/年發(fā)電領(lǐng)域:與天然氣聯(lián)合循環(huán)(NGCC)耦合,實(shí)現(xiàn)調(diào)峰發(fā)電區(qū)域分布上,北美依托頁(yè)巖氣資源形成低成本集群,中東依托管道天然氣發(fā)展大規(guī)模項(xiàng)目,歐洲加速部署藍(lán)氫走廊。日本川崎重工開發(fā)的SPERA制氫裝置,通過(guò)廢熱利用使能效達(dá)82%;潞安化工集團(tuán)建成全球**焦?fàn)t煤氣制氫-CCS示范項(xiàng)目。商業(yè)模式創(chuàng)新方面,法國(guó)AirLiquide推出"H2Station"網(wǎng)絡(luò),整合分布式制氫與加氫站;德國(guó)RWE公司開發(fā)Power-to-Gas方案,將富余風(fēng)能轉(zhuǎn)化為氫氣存儲(chǔ)。天然氣制氫設(shè)備能根據(jù)需求靈活調(diào)控氫氣產(chǎn)量。四川新型天然氣制氫設(shè)備
然氣蒸汽重整制氫,是當(dāng)前大規(guī)模制取氫氣**為常用的方法。其基本原理基于甲烷與水蒸氣在高溫、催化劑作用下發(fā)生重整反應(yīng),生成氫氣和一氧化碳,化學(xué)方程式為CH?+H?O?CO+3H?。由于該反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng),需在800℃-1000℃的高溫環(huán)境下進(jìn)行,同時(shí)還需鎳基催化劑以降低反應(yīng)活化能,加速反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)過(guò)程中,首先將天然氣進(jìn)行脫硫處理,防止硫雜質(zhì)致使催化劑中毒。隨后,脫硫后的天然氣與水蒸氣混合,進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐段進(jìn)行重整反應(yīng)。生成的粗合成氣包含氫氣、一氧化碳、二氧化碳以及未反應(yīng)的甲烷和水蒸氣,經(jīng)變換反應(yīng),將一氧化碳進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳,提高氫氣產(chǎn)率。**后,通過(guò)變壓吸附或膜分離技術(shù),對(duì)混合氣進(jìn)行提純,獲取高純度氫氣。盡管該工藝技術(shù)成熟,氫氣產(chǎn)量大,但存在能耗高、碳排放量大的問(wèn)題,未來(lái)需在節(jié)能降碳技術(shù)研發(fā)上持續(xù)發(fā)力。 資質(zhì)天然氣制氫設(shè)備有哪些天然氣制氫設(shè)備應(yīng)用場(chǎng)景。
天然氣制氫項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性取決于原料成本、裝置規(guī)模及碳價(jià)三重因素。以年產(chǎn)10萬(wàn)噸氫氣裝置為例,當(dāng)天然氣價(jià)格3時(shí),完全成本約為3,其中原料占比70%、能耗18%、碳成本12%。敏感性分析顯示,天然氣價(jià)格每上漲10%,制氫成本增加3;碳價(jià)從50元/噸升至200元/噸時(shí),成本增幅達(dá)3。規(guī)模效應(yīng),5萬(wàn)Nm3/h裝置單位投資成本為3,而50萬(wàn)Nm3/h裝置可降至3。對(duì)比煤制氫(3)和電解水制氫(3),天然氣制氫在中等規(guī)模場(chǎng)景中更具競(jìng)爭(zhēng)力。某煉化項(xiàng)目測(cè)算表明,當(dāng)氫氣售價(jià)3時(shí),投資回收期*需,內(nèi)部收益率達(dá)18%。
我國(guó)某氫能企業(yè)與國(guó)外**科研機(jī)構(gòu)達(dá)成戰(zhàn)略合作,共同開展天然氣制氫技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目。雙方將圍繞提高天然氣制氫效率、降低成本以及開發(fā)新型催化劑等關(guān)鍵領(lǐng)域展開深度合作。根據(jù)合作協(xié)議,國(guó)外科研機(jī)構(gòu)將提供在材料科學(xué)和催化反應(yīng)機(jī)理方面的前沿研究成果,而國(guó)內(nèi)企業(yè)則負(fù)責(zé)將這些成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)技術(shù),并進(jìn)行工業(yè)化驗(yàn)證。雙方計(jì)劃在未來(lái)三年內(nèi),通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)條件和催化劑設(shè)計(jì),開發(fā)出一款高效、低成本的天然氣制氫技術(shù),目標(biāo)是將氫氣生產(chǎn)成本降低 20%。此次合作將整合雙方優(yōu)勢(shì)資源,加速天然氣制氫技術(shù)的創(chuàng)新步伐,提升我國(guó)在該領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)載存儲(chǔ)是氫能源的關(guān)鍵組成部分。
天然氣制氫設(shè)備的**升級(jí)方向在于提升氫氣產(chǎn)率的同時(shí)降低碳排放強(qiáng)度。當(dāng)前主流的蒸汽甲烷重整(SMR)技術(shù)仍面臨能效瓶頸(單程轉(zhuǎn)化率約70%-85%)與高碳排放(每噸氫氣伴隨5-10噸CO?排放)的雙重挑戰(zhàn)。未來(lái),設(shè)備將通過(guò)多技術(shù)耦合實(shí)現(xiàn)突破:一方面,引入膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)重整爐集成,利用鈀合金膜對(duì)氫氣的高選擇性滲透(分離系數(shù)>10?),使氫氣純度提升至的同時(shí),推動(dòng)反應(yīng)平衡向生成物方向移動(dòng),將甲烷轉(zhuǎn)化率提升至95%以上;另一方面,碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用將重構(gòu)設(shè)備架構(gòu)——新型重整反應(yīng)器內(nèi)置CO?吸附劑(如鋰基復(fù)合氧化物),在制氫過(guò)程中同步捕獲CO?,實(shí)現(xiàn)“負(fù)碳”制氫(凈碳排放量<1噸/噸H?)。此外,等離子體輔助重整技術(shù)通過(guò)高能電子激發(fā)甲烷分子(活化能降低30%),可在400℃低溫下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化,較傳統(tǒng)工藝節(jié)能25%以上,這類顛覆性技術(shù)正從實(shí)驗(yàn)室走向中試階段。 氫氣的輸運(yùn)是氫能產(chǎn)業(yè)能否大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵因素。黑龍江加工天然氣制氫設(shè)備
天然氣制氫設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于其成本低、穩(wěn)定性高、操作簡(jiǎn)便。四川新型天然氣制氫設(shè)備
天然氣制氫設(shè)備在化工、交通、電力等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。在化工領(lǐng)域,氫氣是甲醇合成、合成氨、乙二醇等大宗化學(xué)品的重要原料。以石油煉化為例,單套制氫規(guī)模可達(dá)6萬(wàn)-8萬(wàn)立方米/小時(shí),滿足加氫氣體的需求。交通領(lǐng)域,氫氣作為燃料電池汽車燃料,推動(dòng)綠色交通發(fā)展。如佛燃能源建設(shè)的天然氣制氫加氫一體站,日制氫能力達(dá)1100kg,滿足物流車加氫需求。此外,依托天然氣產(chǎn)供儲(chǔ)銷產(chǎn)業(yè)鏈,國(guó)產(chǎn)氣資源盆地(如新疆、青海)可開展大規(guī)模重整制氫,氫氣經(jīng)管道或儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施輸送至中東部負(fù)荷中心,副產(chǎn)物CO?可就近封存,實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。四川新型天然氣制氫設(shè)備