我国将近30%碳排放来源于工业用能(不含电网供电),氢能利用是冶金、化工、炼油等工业部门进行深度脱碳的有效途径。中国钢铁行业90%以上的产能是采用高炉(BOF)技术生产的长流程钢,利用氢气的高还原性,直接用氢气代替煤炭作为高炉的还原剂,可减少乃至完全避免钢铁生产过程中的二氧化碳排放。化工、炼化行业中,氢可用作合成氨、合成甲醇的工业原料,或在石油炼化过程中作为加氢精制、加氢裂化的原料。可再生能源制氢耦合冶金、化工、炼油等工业用户,可助力工业部门实现深度脱碳甲醇裂解制氢系统的自动化和智能化水平不断提高,提升了运行效率。江西甲醇裂解甲醇裂解制氢
甲醇蒸汽重整是吸热反应,可以认为是甲醇分解和一氧化碳变换反应的综合结果。甲醇蒸汽重整制氢工艺,经历了多次技术改进,已相当成熟。甲醇蒸汽重整过程既可以使用等温反应系统,也可以使用绝热反应系统。等温反应系统采用管式反应器,管壳中充满热载体进行换热,保持恒温反应。在绝热反应系统中,蒸汽与甲醇混合物经过一系列绝热催化剂床层,床层之间配备换热器。反应产物净化系统可根据产品质量等级要求选择,变压吸附及膜分离技术是非常实用的气体净化技术。将氢储存在甲基环己烷和甲苯等有机液体中是储氢和运输氢的重要方向。科研人员用镍和锡取代铂,研发出一种新型的脱氢催化剂,且对储氢载体没有破坏作用,可重复使用。镍可作为氢化和脱氢反应催化剂,在未经修饰的情况下具有极高的催化活性,会导致载体分子被破坏。科研人员用锡对镍基催化剂进行改性。在用甲基环己烷作为氢载体的试验中,350℃的温度下,该催化剂作用下的脱氢效率达%。%是副产品苯和甲烷,降低了苯和甲烷浓度。下一步,科研人员将研究在新一代液态有机氢载体环境加氢和脱氢催化剂。 北京节能甲醇裂解制氢甲醇蒸汽重整过程既可以使用等温反应系统,也可以使用绝热反应系统。
固体氧化物电解水制氢技术是一种在高温下进行的电解水技术,操作温度通常在700℃到1000℃之间。这种技术的结构由多孔的氢电极(阴极)、电极(阳极)和一层致密的固体电解质组成。由于其高温操作,固体氧化物电解水技术具有很高的反应动力学,能够降低电能消耗,实现高效率的电解。此外,这种技术在某些特定场合,如高温气冷堆或太阳能集热等情况下,具有较大的优势。然而,固体氧化物电解水技术的技术难度较高,目前仍存在许多技术问题需要解决,成本也较高,尚未实现市场化应用。
氢气作为一种无色无味的气体,能够通过多种方式生产,根据生产过程中使用的能源和产生的环境影响可分为不同种类。绿氢是的氢能源,通过电解可再生能源来生产。由于能源来自可再生来源,绿氢被认为是应对气候变化的重要能源。当供电解用的能源来自于像风,水或太阳能这样的可再生能源时,就是绿氢。红氢与绿氢类似,也是通过电解生产的,但能源来自核电站。虽然会产生放射性废物,但这些废物可被回收,使得红氢具有绿色属性。黄氢的生产同样通过电解,但其能源来自公共电网。然而,如果电网主要依赖化石燃料,黄氢的环境影响将受到限制。绿氢,是通过风能或太阳能等可再生清洁能源发电,再利用这些清洁电能,以电解水方式制取氨气。绿氨在制取讨程中基本不产生温室气体,是目前复能发展的主要趋势,解决了氢能的来源和制职成本问题,就要考虑如何把复能送达各类应用场景并创新氢能利用方式。储存和运输,始终是人类能源利用的技术课题。复气密度小、易燃,因而体运成本高,存在安全,长期以来影响着氢能利用。目前全球市场对绿色甲酶、绿氨、柴油等绿色清洁液体燃米需求巨大,相关产业总产能有待进一步提高,绿色清洁液体燃料前景广阔。 甲醇蒸汽重整是吸热反应,可以认为是甲醇分解和一氧化碳变换反应的综合结果。
化石能源制氢是目前全球技术比较成熟、应用广、成本低廉的可规模化制氢的技术路线。但伴随着越来越多地区将碳中和作为气候目标,由于制氢过程具有较高的碳排放,化石能源制氢的发展正逐渐受限。在我国《氢能产业发展中长期规划》中也明确提到,要“严格化石能源制氢"。但由于技术成熟度和成本的原因,短期来看,其他低碳化的制氢技术还难以完全替代化石能源制氢,化石能源制氢仍将是主流的制氢技术路线,也是制气工业的重要组成部分,2021年,我国氢气产量约3300万吨,其中化石能源制氢占全部制氢量的80%,是我国主要的制氢技术路线。因为制氢过程碳排放较高,化石能源制氢也被称为“灰氢"。根据原料的不同,化石能源制氢主要分为煤制氢.天然气制氢、石油制氢三类。由于我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋,我国的化石能源制氢又以煤制氢为主。 甲醇裂解工艺提高了氢气的产率和能源利用效率。江西甲醇裂解甲醇裂解制氢
碳分子筛是一种以碳为原料,经特殊的碳沉积工艺加工而成的专门用于提纯空气中的氮气的吸附剂。江西甲醇裂解甲醇裂解制氢
醇蒸汽重整是吸热反应,可以认为是甲醇分解和一氧化碳变换反应的综合结果。甲醇蒸汽重整制氢工艺,经历了多次技术改进,已相当成熟。甲醇蒸汽重整反应,重整产物气经过变压吸附等净化过程,可得不同规格的氢气产品。甲醇蒸汽重整过程既可以使用等温反应系统,也可以使用绝热反应系统。等温反应系统采用管式反应器,管壳中充满热载体进行换热,保持恒温反应。在绝热反应系统中,蒸汽与甲醇混合物经过一系列绝热催化剂床层。反应产物净化系统可根据产品质量等级要求选择,变压吸附及膜分离技术是非常实用的气体净化技术。甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂,在催化剂的作用下,发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢和二氧化碳,这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。(3)重整反应生成的H2和CO2,再经过变压吸附法(PSA)将H2和CO2分离,得到高纯氢气。工业上利用甲醇制氢有二种途径:甲醇分解、甲醇部分氧化和甲醇蒸汽重整。甲醇蒸汽重整制氢由于氢收率高(由反应式可以看出其产物的氢气组成可接近75%),能量利用合理,过程简单,便于工业操作而更多地被采用。 江西甲醇裂解甲醇裂解制氢