或许绿氢能让煤化工重返青春!

绿氢是以风电、水电、太阳能等可再生能源生产,由于制氢过程中完全没有碳排放,受到全球和许多产业的广泛关注。

许多人都提出以绿氢作为汽车能源。这是未来的一个大方向,广受支持。

而笔者以为,如果绿氢可以作为汽车能源,是不是也可以作为化学工业的原料呢?这个问题值得讨论,特别是对煤化工产业尤其重要。

近年来煤化工产业一直在走下坡路,无论是从经济性还是环保性来讲,日子都很难过。煤制燃料企业更是叫苦不迭。原油等国际能源价格在下跌,而国内煤价不断上扬,再加上双碳目标要求,都给煤化工产业很致命性的打击。

不少人表示,煤化工搞不下去了,煤化工的末日到了。是否真这样呢?

笔者不这样看。既然绿氢能用作汽车燃料,为什么不可以用作化工原料?或许绿氢能让煤化工重返青春呢!

以绿氢为原料,使煤化工产业生存和发展下去,关键在于彻底改变煤化工流程。原有的煤化工工艺路线已经走进了死胡同,必须颠覆以一氧化碳变换反应制取氢气的传统办法,把电解氢引入流程中来。这是煤化工产业共同的命题,不只是煤制燃料单一的命题。

笔者设想的煤化工绿氢流程是这样的:电解水+煤气化+配氢+净化+合成+精制。

许多人提出,绿氢成本太高,不能用在煤化工上。但思考问题不应只看眼前。我们不能拿现在工业氢气的生产成本放到这个绿氢流程中去计算。因为在绿氢流程中,氢气的生成还带来很多积极的影响,使得整个生产的投资成本都明显下降。因此,这笔账要综合来算。

引入绿氢的积极因素主要有如下4个:

第一,取消空分

空分装置就是用来把空气中的各组分气体分离,分别生产氧气、氮气、氩气等气体的一套工业设备。绿氢流程中不仅会产生氢气,而且在电解过程中还会产生氧气。这些氧气足够供煤气化使用,因此空分装置可以取消。这就省下了很大的一笔投资和操作费用。

第二,缩小煤气化规模

因为不再需要那么多一氧化碳去转化为氢气,所以煤气化规模至少可以缩小一半以上。这样又省下了很大一笔投资和操作费用,而且单位产品的煤耗可以减少1/31/2

第三,取消变换工艺

包括一氧化碳与水的变换反应和一些换热过程。这可以再节省很大一笔投资和操作费用。

第四,净化规模明显缩小

合成气中没有那么多的二氧化碳产生,煤气化规模缩小,硫含量也降低了,所以净化的规模就明显缩小了。预计净化规模可以缩小一半以上,也可以省下一笔投资和操作费用。

把上面这些积极因素综合起来,把绿氢的成本放在整个流程中计算,才能得到真正的绿氢成本。这是不能单独抽出来算的。换句话说,整个煤化工的生产中合成气的成本不会那么高了,绿氢也就不会像人们说的那么贵了。

制造绿氢增加的成本和投资,主要包括电解槽、氢气和氧气储罐以及氢气压缩机和氧气压缩机等设备。

现在国际上先进的电解技术,3.3度电就可制得一立方米氢气。再加上可再生能源发电规模化以后成本的下降,从整个流程来考虑,绿氢煤化工流程的成本与经典煤化工流程的成本相差不会很大。

国外有专家估计,随着电解技术的进步,到2030年,绿氢成本将降到每千克1.42.3美元,相当于每立方米0.811.33元人民币。这样的话,在煤化工流程中使用绿氢在经济上是行得通的

。笔者还有一个建议,建一个绿氢煤化工流程中型示范厂。如果试验示范成功,那就是为彻底改变煤化工困局闯出了一条路。

当然,目前的绿氢煤化工流程只是理论研究,是单元组合的研究,不是试验的结果。解决这个问题的唯一办法就是建一个一定规模的示范厂,包括从原料到产品的所有工艺和公用工程单元在内,规模在10万~20万吨。

示范内容主要是煤制精合成气这一段,产品是醇或油等都可以。这个厂麻雀虽小五脏俱全,可以作为规模放大的基础。这个示范厂将起到很大作用,甚至可能决定整个煤化工产业的命运。实际上我国煤化工产业的成就得益于示范厂的岀现。最早国内煤制油曾经有过一个16万吨的示范厂。2009年这个厂的成功运行不仅赶走了囯外同样的技术,而且使得现在600万吨产能的煤制油装置同样建设成功,可见示范厂的重要作用。

现在绿氢流程就需要这样一个示范厂来证明在经济上和技术上都行得通,然后在此基础上扩大规模,建设各种工艺和产品的煤化工装置。但是,这样的工程单靠研究单位和工程公司很难完成。这个示范厂需要国家来支持。这应该是国家重大科学发展项目,它的成功与否将决定煤化工整个产业的成败,是石油和化工行业的大事。

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/hq8nm53pQBcLmuloN3GU3Q

(转“ 石化产业观察”)

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