常规的制氢方法及几种制氢技术的优劣势

常规的制氢方法及技术的优劣势

1、工业上常用的制氢方法

工业制氢方案很多，主要有以下几类：

（1）煤制氢；

（2）天然气制氢；

（3）甲醇制氢：包括甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇直裂制氢、甲醇部分氧化制氢；

（4）水解制氢

（5）富氢气体提纯制氢：各种富氢尾气（氯碱厂副产氢、炼油厂副产氢、合成氨厂副产氢、煤化工副产氢等）。

2、主流的工业制氢方案选择

（1）煤制氢工艺流程复杂，环保问题也突出，目前中小型的煤制氢已经不再审批。

（2）富氢气体提纯制氢主要依托上游主装置，依赖性较强。

（3）在制氢领域，目前主要的是水电解制氢、甲醇制氢、天然气制氢，我们分别作详细介绍：

3、主流的工业制氢方案介绍对比

（1）电解水制氢

原理是电解液（一般是含有30%左右氢氧化钾（KOH）的溶液），在接通直流电后，水分解为氢气和氧气。

该方法技术成熟、设备简单、运行可靠、管理方便、不产生污染、可制得氢气纯度高、杂质含量少，适用于各种应用场合，唯一缺点是耗能大，制氢成本高；目前商品化的水电解制氢装置的操作压力为0.8~3.0MPa，操作温度为80~90℃，制氢纯度可达99.7%，制氧纯度达99.5%。

（2）甲醇制氢

原理是甲醇和水反应生成氢气和二氧化碳的合成气，再经过PSA提纯，得到高纯度的氢气。

该方法原料为甲醇和脱盐水，原料来源方便，在220～280℃下，专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢和二氧化碳转化气；甲醇的单程转化率可达95%以上，氢气的选择性高于99.5%，再利用变压吸附技术，可得到纯度为99.999%的氢气，一氧化碳的含量低于1ppm。

（3）天然气制氢

原理是天然气和水反应生成氢气和二氧化碳的合成气，再经过PSA提纯，得到高纯度的氢气。

该方法原料来源方便，不需要设置原料储罐，单系列能力较大, 原料费用较低。反应温度在600-800℃，制氢过程需吸收大量的热，高温高压必然对设备的要求

也比较高因此该装置投资高。转化气经过变压吸附，可得到纯度为99.999%的氢气，

4、主流的工业制氢方案选择

4.1 小型制氢采用电解水方法

（1）多年来，水电解制氢技术自开发以来一直进展不大，其主要原因是需要耗用大量的电能，电价的昂贵，用水电解制氢都不经济。

（2）电解水制氢，规模一般小于200 Nm3/h，是较成熟的制氢方法,由于它的电耗较高，达到5～8 kwh/Nm3 H2，其单位氢气成本较高。

4.2中小型制氢采用甲醇制氢

（1）甲醇蒸汽重整制氢与大规模的天然气制氢或水电解制氢相比，投资省，能耗低。由于反应温度低（230℃～280℃），工艺简单。与同等规模的天然气制氢装置相比，甲醇蒸汽转化制氢的投资较低。

（2）甲醇蒸汽重整制氢所用的原料甲醇易得，运输，储存方便。而且由于所用的原料甲醇纯度高，不需要再进行净化处理，反应条件温和，流程简单，故易于操作。

4.3 中大型制氢采用天然气制氢

（1）天然气既是原料气也是燃料气，无需运输和储存，氢能耗低，消耗低，氢气成本最低。

（2）天然气制氢投资较高，适合大规模工业化生产。

5、总结和建议

（1）天然气制氢工艺的优点是原料价格低廉，来源方便，运行成本低，制氢规模较大时优势明显。缺点是投资规模大，工艺复杂，操作难度大，从长远看，天然气价格有上升趋势，运行费用将来会逐渐增加，日后的运行成本相对于甲醇制氢并无优势。

（2）甲醇制氢工艺的优点是原料价格相对低廉，投资规模小，运行成本低，装置简单，开车后受外界影响小，开停车方便，工艺简单。缺点是按目前的原料价格计算，运行成本比天然气法略高。