煤制氢：下一个10万亿产业风口

2050年我们将会迎接氢能时代的到来，形成10万亿元的产业规模。煤的最佳应用方式就是变成氢，当然也可以煤制油，但是煤制氢将会作为新能源 的一个重头戏。煤制氢优点与实例氢气是目前石油化工领域中用量最大的一种化工原料，广泛用于生产合成氨、油品、甲醇以及石油炼制过程的加氢反应。氢能作为一种洁净、高效可储存、可再生的能源受到人们越来越多的关注。我国是以煤炭为主要能源的国家，以煤炭为原料制取氢气供给终端用户使用，集中处理有害废物将污染降低到最低水平，是一种相对环保的制氢路线。煤炭制氢涉及复杂的工艺过程。煤炭经过气化、一氧化碳耐硫变换、酸性气体脱除、氢气提纯等关键环节，可以得到不同纯度的氢气。一般情况下，煤气化需要氧气，因此煤炭制氢还需要与之配套的空分系统。煤制取氢气优点是技术日臻成熟，原料成本低，装置规模大。缺点是设备结构复杂、运转周期相对短、投资高、配套装置多。随着我国成品油升级，各种加氢工艺应用越来越广，煤气化制氢相比干气和轻油制氢具有成本优势。对蒸汽转化制氢、水煤浆气化制氢、干粉煤气化制氢及渣油气化制氢的成本进行分析比较后可以认为，利用煤和石油加工过程中得到的低值产品石油焦制氢，改变了传统的制氢原料路线，可以解决制氢成本高的问题。同时，替代出来的炼厂石脑油、干气、天然气等原料用于生产经济效益更高的石化产品。例如：轻油一般可作为乙烯裂解原料，生产乙烯、丙烯等高附加值产品；干气根据组成不同，可用作乙烯装置原料或低硫工艺炉燃料。神华集团已经建成的世界上第一套百万吨级煤炭直接液化示范工厂,采用两套荷兰壳牌(Shell)公司的SCGP粉煤加压气化工艺,为煤液化、加氢稳定、加氢改质等装置提供氢气原料,单套日产氢能力为313吨,氢气纯度为99.5%(mole),CO+CO2≤20μg/g。”煤制氢在炼厂的应用炼油厂制氢原料主要有炼厂干气、天然气、煤、石脑油和重油等，制氢原料路线的选择主要取决于原料的可获得性和成本。在高油价的现状下，中国炼厂石脑油和重油制氢已不具经济性，逐步被淘汰。目前国内炼化一体化项目典型氢源包括：天然气或煤制氢、干气制氢、重整装置副产氢、PSA回收氢及乙烯装置产氢。中国外购天然气制氢的炼厂，天然气价格一般超过3元/立方米，而沿海地区使用进口LNG的炼厂，天然气成本高达4元/立方米左右，在此条件下，炼厂以大规模煤气化装置制氢更具经济性，有以下一系列优点。1. 煤制氢成本低。以9万Nm3/h制氢规模为例，水煤浆气化和天然气制氢装置投资分别为12.4亿元和6亿元。虽然煤制氢投资高很多，但在氢气价格（成本+10%投资回报）为1.5万元/吨（1.36元/ m3）时，对应的煤和天然气成本分别为805元/吨和2.58元/ m3，而且还没计算煤制氢副产大量蒸汽的价值。2. 煤气化装置（废热锅炉流程）副产的大量蒸汽，可节省炼厂燃料油。节省出来的燃料油可作为焦化装置原料增产成品油。3. 廉价的煤制氢可替代干气制氢。节约的干气可用于提取乙烯等化工原料，增加经济效益。4. 水煤浆气化制氢原料灵活，可接受石油焦和煤在相当宽的比例范围内混合进料。在煤价高而石油焦价格低的时候，解决石油焦销路问题；而煤价低，石油焦市场价格高的情况下，可全部气化煤，以实现效益最大化。