煤制氢和天然气制氢工艺比较 精品
煤制氢工艺
煤制氢工艺煤制氢工艺是一种利用煤炭、天然气等烃类化合物，在高温下加气化剂反应，制造氢气的工艺。
由于煤炭是一种主要的能源资源，其对世界经济和能源安全起着重要的作用，因此煤制氢技术被广泛应用。
下面详细介绍煤制氢工艺。
1.煤制氢技术原理煤制氢技术是一种从煤中提取氢气的技术，它与传统的天然气制氢、压水制氢等技术相比，具有独特的优点。
煤制氢技术利用高温下气体与煤反应产生气体化学反应，使煤中的烃类化合物分解，形成大量的气体，并且将氢和一些其他气体分离。
具体来说，煤制氢技术主要包括两个步骤：气化和氢气分离。
气化是指将煤和气化剂在高温下反应产生气体，而氢气分离则是将反应产生的气体进行分离和提纯，用于制造氢气。
（1）气化煤制氢工艺的气化过程主要包括干式气化、湿式气化和高效重油气化等几种方式。
干式气化是指在没有水的情况下，用氧气或气化剂与煤反应，生成氢气和一些其他气体。
湿式气化是指在水蒸气的存在下，将煤气化为氢气和一些其他气体。
高效重油气化是指将重油和煤混合在一起，经过一系列的反应产生气体。
（2）分离和提纯在气化过程中，煤和气化剂的反应产生了各种气体，其中包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气等。
在煤制氢工艺中，需要将这些气体分离出来，然后进行提纯，使其可以直接用于制造氢气。
具体来说，分离和提纯主要包括焦化和升华法。
焦化是指将气化产物通过可控火焰燃烧，将其分离成不同的气体，然后进行纯度升华。
升华法是指将气化产物在高温下升华，使其分离成不同的气体，然后进行纯度升华。
3.煤制氢工艺的应用前景随着全球的经济和能源需求的增长，化石燃料的使用量也在不断增加。
而煤炭作为主要的化石燃料之一，其开采和利用对全球经济和能源安全起着重要的作用。
煤制氢技术是一种非常有前途的技术，可以利用煤炭资源生产大量氢气，为能源产业的发展提供新的方向。
目前，全球煤制氢技术正在不断发展，国内外的一些大型公司也开始研发煤制氢产品。
在未来，随着煤制氢技术的不断发展和成熟，其应用范围也将越来越广泛，煤炭资源的利用率也会大大提高。
主要制氢路径及优缺点
主要制氢路径及优缺点制氢是一种高效、清洁的能源转换方式，可应用于各个领域，如交通、电力等。
主要的制氢路径包括煤制氢、天然气水蒸气重整制氢、水电解制氢以及生物质制氢等。
下面将对这几种制氢路径的优缺点进行详细介绍。
1.煤制氢：煤制氢是通过加热煤炭并将其与水反应生成氢气。
这种方法主要有煤炭气化和煤燃烧两种方式。
煤制氢具有以下优点：-原料丰富：煤炭是一种广泛分布且资源丰富的能源资源；-生产成本低：在煤炭气化过程中，可以同时产生高温燃烧废气和余热，可用于发电以降低制氢的成本；-可实现二氧化碳回收：通过采用碳捕获和封存技术，可以捕获和封存制氢过程中产生的二氧化碳；-储存和运输方便：由于氢气可以被压缩或液化，使得氢气的储存和运输相对容易。
然而，煤制氢也存在以下缺点：-环境污染：煤炭气化会产生大量的污染物，如二氧化碳、氮氧化物和硫化物等；-碳排放高：煤制氢过程中产生的二氧化碳无法完全捕获和封存，会导致高碳排放；-能源效率低：煤制氢的能源转化效率较低，仅约为60%。
2.天然气水蒸气重整制氢：天然气水蒸气重整制氢是将天然气与水蒸气进行反应，生成氢气和二氧化碳。
这种方法具有以下优点：-原料丰富：天然气是一种广泛分布且资源储量丰富的能源；-温室气体排放低：虽然天然气水蒸气重整过程会生成二氧化碳，但排放量相对较低；-能源效率较高：天然气水蒸气重整制氢的能源转化效率较高。
然而，天然气水蒸气重整制氢也存在以下缺点：-二氧化碳处理难度大：天然气水蒸气重整过程无法完全捕获和封存产生的二氧化碳，处理难度较大；-传输成本较高：天然气水蒸气重整制氢需要建设大规模的管道网络来供应天然气作为原料，传输成本较高。
3.水电解制氢：水电解制氢是通过电解水来产生氢气。
这种方法具有以下优点：-温室气体排放低：水电解制氢过程中无排放任何温室气体；-能源效率较高：水电解制氢的能源转化效率较高；-可再生性：水电是一种可再生能源，可以用于水电解制氢。
然而，水电解制氢也存在以下缺点：-能源依赖性：水电解制氢需要依赖电力供应，如果电力供应来自传统燃煤发电厂，其温室气体排放量可能较高；-电解设备成本高：水电解制氢需要建设昂贵的电解设备，使得制氢成本相对较高。
制氢的方式及优缺点
制氢的方式及优缺一、天然气制氢1. 优点：原料丰富：天然气是一种相对普遍的资源，全球范围内都有分布。
技术成熟：天然气制氢技术已经发展得较为成熟，易于大规模生产。
成本相对较低：相较于其他制氢方式，天然气制氢的成本相对较低。
2. 缺点：依赖化石燃料：天然气属于化石燃料，使用该方法制氢会对环境产生一定的影响。
能耗较高：由于是热化学反应，能源消耗相对较高。
二、煤制氢1. 优点：原料丰富：煤是全球储量最丰富的化石能源，可用于大规模制氢。
技术成熟：煤制氢技术经过多年的发展已经相当成熟。
2. 缺点：污染较大：煤制氢过程中会产生大量的二氧化碳和其他污染物，对环境影响较大。
能耗高：与天然气制氢相似，煤制氢的能源消耗也相对较高。
三、工业副产氢1. 优点：来源广泛：工业副产氢可以从多种工业过程中获得，如石油重整、煤气化等。
技术简单：工业副产氢通常从已有工艺中获得，技术难度相对较低。
2. 缺点：供应不稳定：工业副产氢的供应受相关工业生产的影响，可能存在不稳定性。
品质不一：由于来源多样，工业副产氢的品质可能存在差异。
四、重油裂化制氢1.优点：可利用重油资源：重油是一种丰富的能源资源，通过裂化可以转化为氢气。
技术进步：随着技术的进步，重油裂化制氢的效率得到提高。
2.缺点：环境影响：重油裂化过程中会产生一定的污染物，对环境有潜在影响。
高能耗：重油裂化需要高温高压条件，能耗较高。
五、电解水制氢1.优点：环境友好：电解水制氢过程中不产生污染物，是完全清洁的制氢方式。
可再生能源：电解水使用的电能可以来源于可再生能源（如太阳能、风能），符合可持续发展的要求。
2.缺点：高能耗：电解水制氢的能耗较高，目前成本相对较高。
效率问题：目前电解水制氢的效率相对较低，需要进一步的技术提升。
炼钢焦炉煤气提纯氢气与天然气转化制氢经济性对比
炼钢焦炉煤气提纯氢气与天然气转化制氢经济性对比刘百强【摘要】利用炼钢焦炉煤气提纯氢气满足炼油厂对氢气的需要,是实现资源优化利用的可行措施.为考察焦炉煤气制氢的经济性,从制氢成本和二氧化碳排放量两个方面,将焦炉煤气提纯氢气同天然气转化制氢两个工艺路线进行对比.焦炉煤气制氢的经济性取决于电价和天然气价格,在电价相对稳定的条件下[0.68 RMB￥/(kW·h)],天然气价格高于2.64 RMB￥/m3时,焦炉煤气制氢的成本更低,而且随着天然气价格上升,这种优势更加明显.焦炉煤气提纯氢气工艺的碳排放量较天然气制氢高约3％.如进一步考虑回收因钢铁企业需增加作燃料的天然气压力能,可降低焦炉煤气制氢成本632×104 RMB￥/a.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2014(044)005【总页数】4页(P61-64)【关键词】焦炉煤气;天然气;制氢;经济性;二氧化碳排放【作者】刘百强【作者单位】中国石油化工股份有限公司武汉分公司,湖北省武汉市430082【正文语种】中文随着油品质量升级的不断推进，炼油厂对氢气的需求不断增加。
目前，炼油厂获取氢气的途径主要有两方面:一方面是石化装置副产的氢气，如催化重整装置和乙烯裂解装置;另一方面则是通过制氢装置产氢，制氢的原料主要为炼厂干气、天然气等。
随着原油价格的上涨，煤制氢得到快速的发展，成为炼油厂获取廉价氢气的重要途径。
但是由于煤制氢装置占地大，投资高，在一定程度上抵消了低煤价带来的优势。
钢铁企业也消耗大量的煤，用于制取炼钢必须的焦炭。
焦化厂在制取焦炭过程中程副产大量的焦炉煤气，其中氢气体积分数达到57%左右。
能否利用焦炉煤气制取氢气，实现相距较近的钢铁企业和炼油厂之间的资源互补，是实践循环经济的一条重要途径。
焦炉煤气提纯氢气和天然气转化制氢两种工艺，从能耗和CO2排放两个方面进行对比分析，对利用焦炉煤气制氢的经济性提供判据。
1 焦炉煤气制氢工艺1.1 焦炉煤气组成焦炉煤气产生于钢铁企业的炼焦过程中，煤制焦过程实际上就是煤的干馏过程，通常生产1 t焦会产生430 m3的焦炉煤气。
制氢技术工艺流程
制氢技术工艺流程一、传统制氢技术。
1. 化石燃料制氢。
咱先说说煤制氢吧。
这煤制氢啊，就像是把煤这个“大黑块”变成氢气这个“小机灵鬼”。
煤经过气化，在高温高压还有一些催化剂的作用下，和水蒸气发生反应，就像煤和水蒸气在玩一场激烈的化学反应游戏。
这个过程会产生一氧化碳和氢气，然后一氧化碳再通过变换反应，又能生成更多的氢气。
不过呢，这煤制氢虽然能弄出不少氢气，但是它有个小缺点，就是会产生二氧化碳等温室气体，就像个调皮的小尾巴跟着，对环境不太友好呢。
石油和天然气制氢也类似。
石油经过重整，天然气经过蒸汽重整等过程，也能得到氢气。
天然气制氢相对来说比较干净，就像一个比较爱干净的小伙伴在制氢队伍里。
但是它们也都和煤制氢有个同样的问题，就是依赖化石燃料，而且也会有碳排放的困扰。
2. 水电解制氢。
这水电解制氢可就不一样啦。
想象一下，水就像一个装满宝藏的小盒子，用电这个神奇的钥匙，就能把里面的氢气这个宝藏取出来。
在水电解槽里，水被分解成氢气和氧气。
这个过程特别纯净，就像一个小清新的制氢方法。
如果用的是可再生能源发的电，比如太阳能或者风能发电来电解水，那就更棒啦，简直就是绿色制氢的小明星。
不过呢，水电解制氢目前的成本有点高，就像一个有点小贵但是很精致的东西。
二、新兴制氢技术。
1. 生物质制氢。
生物质制氢就像是大自然给我们的一个小惊喜。
生物质呢，就是那些植物啊、农业废弃物之类的东西。
这些东西通过生物发酵或者热化学转化的方法就能制氢。
比如说，植物里的有机物在微生物的作用下，像一群小工人在忙碌地工作，把这些有机物变成氢气。
这个方法既利用了废弃物，又能得到氢气，多环保呀。
而且感觉就像是把大自然的边角料变成了有用的好东西，有一种变废为宝的小确幸呢。
2. 光催化制氢。
光催化制氢就更神奇啦。
就像阳光这个小魔法师，碰到一些特殊的催化剂，就能让水分解出氢气。
这些催化剂就像小助手一样，在阳光的照耀下，帮助水发生反应。
这个方法的好处是利用了取之不尽的太阳能，而且设备相对简单。
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。
煤制氢和天然气制氢工艺比较 精品
一、煤制氢气（1）工艺流程（2）主要设备造气炉、鼓风机、压缩机、电除尘器、混燃炉、余热锅炉、搅拌器、列管式换热器、氢压机等。
二、天然气制氢（1）工艺流程（2）主要设备搅拌器、列管式蒸汽转化炉、变换反应器、列管换热器、提纯装置等。
三、两种工艺的环保特点煤气化制氢三废排放中含有大量的灰渣、酸性气体和污水，需要分别采用去渣场填埋、送硫磺回收装置和去污水处理厂等不同的环保措施处理，污染物处理难度大。
与煤制氢相比，天然气制氢工艺路线的三废排放处理难度小得多：在废水排放方面，只排放少量的锅炉污水；在废气排放方面，其主要成分为二氧化碳和水蒸气，基本可以直接排放到大气中；在废渣排放方面，主要是少量的废催化剂，通过回收和填埋方式即可处理。
四、两种工艺路线的规模比较对于大规模制氢来说，特别是产氢规模大于100000m3/h制氢项目，宜采用煤气化制氢工艺。
对于中等规模的制氢装置，宜采用天然气制氢工艺。
对于小规模的制氢装置，宜采用水电解制氢工艺。
五、两种工艺成本比较煤制氢成本分析煤价格600 650 700 750 800 850 900 950 1000 （元/t）制氢成10513 11005 11497 11994 12492 12996 13508 14029 14583本(元/t)天然气制氢成本分析天然气价格2.0 2.53.0 3.54.0 4.55.0 5.56.0 （元/m3）制氢成8662 10855 13061 15683 18909 22134 25360 28585 31811 本(元/t)按现在市场价格来看，动力煤是大约600元/t，制氢成本为10513元/t；天然气大约3.5元/m3，制氢成本为15683元/t。
因此，就市场价格而言，在没有供应可靠、价格合理的天然气而需要大量氢气的情况下，煤气化制氢工艺在氢气的成本和原料来源上具有很强的竞争力。
不同制氢路径的成本比较
1.煤/天然气制氢成本较低，采取CCUS技术有望成为长期制氢路径煤制氢和天然气制氢属于化石能源制氢，是现阶段发展较为成熟、应用较为广泛的制氢方式。
煤制氢以煤气化制氢为主，煤气化以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。
一台投入2000吨/天的煤气化炉，可提供1560-2340kg/天氢气。
天然气制氢的方式较多，包括天然气水蒸气重整制氢、绝热转化制氢、部分氧化制氢、高温裂解制氢、自热重整制氢以及脱硫制氢等技术路线，其中SMR工艺发展较为成熟。
SMR的工作原理是将脱硫后的天然气和蒸汽引入反应器，加热燃烧天然气和多余的空气，天然气被转化为氢和一氧化碳，然后通过水煤气变换反应器和变压吸附器将一氧化碳转化为二氧化碳，随后将氢气从合成气中分离出来。
煤制氢和天然气制氢成本构成比例差异较大。
天然气制氢的成本主要是天然气，占比超过70%，燃料气、制造费用等其他成本占比相对较低。
煤气化制氢的成本中占比最大的是煤炭，占比为36.9%；由于需要采取部分氧化工艺，氧气为占比第二高的成本，占比达到25.9%；煤制氢需要大型气化设备，一次性投入较高，较为依赖规模化摊低固定成本。
经过测算，煤炭价格在450-950元/吨时，煤制氢价格介于9.73-13.70元/kg；天然气价格在1.67-2.74元/m3时，天然气制氢价格介于9.81-13.65元/kg。
煤制氢和天然气制氢均易受到主要原材料价格波动的影响，考虑到我国煤炭产量较为充足，天然气对外依存度较高，在我国大部分地区煤制氢更易于具备规模经济性。
CCUS技术长期降本空间足，煤制氢/天然气制氢配套CCUS有望成为长期制氢的路线。
煤制氢和天然气制氢的碳排放均较大，利用二氧化碳捕集、封存和利用（CCUS）技术可以有效降低生产过程的碳排放水平，减排比例可达到90%以上。
采用CCS和CCU技术后，煤制氢的成本分别增加10%和38%，即煤炭价格为450元/吨时，氢气成本约上升至约14.4元/kg，若考虑到碳税，采用CCS和CCU技术的煤制氢的生产成本可能会具有优势。
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一、煤制氢气
（1）工艺流程
（2）主要设备
造气炉、鼓风机、压缩机、电除尘器、混燃炉、余热锅炉、搅拌器、列管式换热器、氢压机等。
二、天然气制氢
（1）工艺流程
（2）主要设备
搅拌器、列管式蒸汽转化炉、变换反应器、列管换热器、提纯装置等。
三、两种工艺的环保特点
煤气化制氢三废排放中含有大量的灰渣、酸性气体和污水，需要分别采用去渣场填埋、送硫磺回收装置和去污水处理厂等不同的环保措施处理，污染物处理难度大。
与煤制氢相比，天然气制氢工艺路线的三废排放处理难度小得多：在废水排放方面，只排放少量的锅炉污水；在废气排放方面，其主要成分为二氧化碳和水蒸气，基本可以直接排放到大气中；在废渣排放方面，主要是少量的废催化剂，通过回收和填埋方式即可处理。
四、两种工艺路线的规模比较
对于大规模制氢来说，特别是产氢规模大于100000
m3/h制氢项目，宜采用煤气化制氢工艺。
对于中等规模的制氢装置，宜采用天然气制氢工艺。
对于小规模的制氢装置，宜采用水电解制氢工艺。
五、两种工艺成本比较
煤制氢成本分析
煤价格
600 650 700 750 800 850 900 950 1000 （元/t）
制氢成10513 11005 11497 11994 12492 12996 13508 14029 14583
本(元/t)
天然气制氢成本分析
天然气
价格
2.0 2.5
3.0 3.5
4.0 4.5
5.0 5.5
6.0 （元
/m3）
制氢成
8662 10855 13061 15683 18909 22134 25360 28585 31811 本(元/t)
按现在市场价格来看，动力煤是大约600元/t，制氢成本为10513元/t；天然气大约3.5元/m3，制氢成本为15683元/t。
因此，就市场价格而言，在没有供应可靠、价格合理的天然气而需要大量氢气的情况下，煤气化制氢工艺在氢气的成本和原料来源上具有很强的竞争力。