在绿氢和碳达峰夹击下，煤化工是全军覆没还是绝处逢生？

气候变化是当今全球面临的重大挑战。人类进行生产活动产生的大量二氧化碳造成全球气候变暖，导致自然灾害及生物链断裂，将危及人类生存。因此，从1992年的《联合国气候变化框架公约》，到2016年的巴黎协定，中心思想就一个：尽快实现全球温室气体排放达到峰值，进而实现全球温室气体净零排放。在此背景下，绿氢逐渐成为各国追捧的明星。

绿氢之所以受青睐还要从氢能热说起。众所周知，氢能是清洁、可持续的新能源，能灵活高效地转化为其他形式的能量，被认为是当前最具应用前景的能源。而根据制氢方法的不同，氢气可为绿氢、蓝氢和灰氢3类。其中，绿氢是利用太阳能、风能等可再生能源通过电解水方式获取的氢气，可以实现碳排放净零，换而言之，即百分之百不涉及温室气体排放。正因为如此，各国政府纷纷押注绿氢发展。我国已在新疆、青海、内蒙古的沙漠地带建立了大规模阳光发电工业装置，成为我国绿氢工业的雏形。下一步，人类将在海洋上建立大规模阳光发电装置，最终通过核聚进行电解，得到最理想的绿氢。然而，绿氢的兴起让人们开始担忧我国煤化工行业的未来。因为包括煤化工在内的化工行业生产的基本上都是灰氢（通过化石能源产生的氢气，产生的二氧化碳直接排放到大气）。据悉，生产灰氢排放的二氧化碳可使空气中二氧化碳浓度超过0.04%，是导致我国气候问题的主因之一。

事实上，笔者认为，煤化工完全可以通过和绿氢耦合创造出新的发展机遇。首先我们要认识到一点，结合我国国情，作为化工行业重要分支的煤化工，即使在碳中和年代也是要继续下去的，关键在于如何发展。针对目前煤化工排放二氧化碳量过多的现状，显然行业需要创新，需要用绿氢技术来改造煤化工。经典的现代煤化工工艺流程是这样的：煤气化+空分+变换+净化+合成+精制。这是煤制甲醇、煤制油、煤制乙二醇、煤制烯烃等都要经过的步骤。尽管该流程是能量优化的较好样板，但缺点是二氧化碳排放较多，不符合未来碳中和的时代要求。因此，笔者试着用绿氢化工的方法来对这个流程进行改造，尽量减少排碳量。

笔者设计的新流程是这样的：煤气化+电解水+配氢+净化+合成+精制。不用空分，用电解得到的氧气进行气化，然后与电解得到的氢气进行配氢，配完氢后的工艺气体氢碳比基本为2:1，适合于合成甲醇、油品等。因为没有变换过程，就没有大量二氧化碳的产生。就整个煤化工流程来讲，只是在气化过程中产生少量二氧化碳。如果企业还需要氮气的话，可以补充一个小空分专门生产氮气。富余的氧气可作为副产品加以利用。与经典流程相比，笔者设计的流程煤气化规模明显缩小，取消了绝大部分空分和变换，净化规模也显著缩小，单位产品的耗煤量可以减少1/3至1/2。这是这一流程最大的特点。如果这一流程再结合用森林来消除二氧化碳或者深埋二氧化碳技术，完全能够满足当前我国减碳的基本要求。笔者认为，若这一流程开发成功，或许将给当前踌躇不前的煤化工行业带来生机。当然，还应注意的是，绿氢的发展并非一帆风顺，首当其冲的便是成本问题。目前业界总体意见是绿氢产业投资过大，可能会给推广带来很大障碍。但是笔者相信，通过化工企业应用流程模拟和经济分析等技术，完全可以创新出更好的绿氢化工流程，在新建装置或老厂改造中发挥作用，使煤化工进入真正的绿氢时代。