煤制氢气工艺路线技术经济性探讨

韩大明，刘 莹，孙小会

(河南省煤气(集团)有限责任公司义马气化厂，河南义马 472300)

煤制氢气工艺路线技术经济性探讨

韩大明，刘 莹，孙小会

(河南省煤气(集团)有限责任公司义马气化厂，河南义马 472300)

提出了煤制氢气不同的工艺路线，对比各工艺煤制氢的特点，进行技术经济性比较，提出SE-东方炉气化技术是重要的煤制氢工艺路线选择。

煤制氢气;工艺路线;技术经济性

0 前言

我国煤炭资源储量丰富，石油和天然气相对较少，决定了以煤为原料生产替代石油和天然气的能源是不可或缺的。煤炭资源的转化过程带来了很大的环境问题，随着环境污染的日益严重，我国加强了对环境污染的防治，这就决定了煤炭的转化需要清洁转化，煤气化制氢是其中重要的一个选择。

1 煤制氢工艺路线

气化技术的选择一般考虑以下几个因素:煤种煤质、煤气化最终产品、规模以及环境影响。目前，广泛应用的煤气化技术有固定床气化、流化床气化及气流床气化。

1.1 固定床气化

固定床气化技术是以蒸汽、氧气为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程。代表性气化炉主要是碎煤加压气化炉。碎煤加压气化炉是国内操作最稳定、技术最成熟的煤气化技术之一，具有煤种适应性广泛、合成气中富含CH4、副产品多、氧耗低、单炉生产能力低、占地面积大及废水处理费用高的特点。

1.2 流化床气化

流化床气化最重要的特点是气化剂和固体燃料进入一个高温的颗粒流化床。气体和燃料强烈混合，炉内各点温度非常均匀，故操作简单，只需控制好气化剂和燃料的比例即可。代表性气化炉为UGAS气化炉，具有气化强度高、气化剂与燃料之间的传热传质效率高及产品气体热值高的特点。

1.3 气流床气化

气流床气化使用极细的粉煤为原料，在气化炉内细颗粒粉煤分散悬浮于高速气流中，并随之并行流动，这种状态称为气流床。气流床气化进料方式分为干法进料(干煤粉)及湿法进料(水煤浆)两种。干煤粉气化代表性气化炉为Shell、WHG、SE-东方炉;水煤浆气化代表性气化炉为GE气化炉、四喷嘴炉。气流床气化炉与其他气化炉相比，具有有效气成分高、单炉气化能力高、气化反应速度极快、废水量少、处理简单、环境友好的特点。

三种不同的气化技术成熟可靠，各有其优缺点。在煤制氢工艺选择中，应综合考虑各方面因素，选择最佳的工艺。

2 不同气化工艺制氢的合成气组成

固定床、流化床及气流床不同工艺制取氢气的合成气主要组分如表1所示。

作为制氢装置，一般以煤为原料制取合成气，合成气通过变换、净化后通过PSA提取氢气，制得纯度为99.9%以上的氢气。气化炉出口的合成气中有效气成分(H2+CO)越高越好，CO可经过变换反应(CO+H2O→CO2+H2-41.2 kJ/mol)制得氢气。碎煤加压气化、U-GAS、shell、WHG、SE-东方炉、GE及四喷嘴炉制氢有效气成分分别为58.99%、66.5%、83.8%、90.7%、75.6%、82.63%。从有效气成分的对比可知，固定床及流化床气化制氢的合成气有效组分含量较低，但两者均含有甲烷，对于以制取甲烷为目标产品的项目较有利。气流床气化技术合成气有效成分较高，均能达到75%以上，是煤制氢项目的一个较好的选择。

表1 不同气化工艺制氢的合成气组成(体积分数) %

3 不同气化工艺制氢投资和成本对比

规模为14万Nm3/h的不同煤制氢装置气化工艺的投资和成本对比如表2所示。本最高;碎煤加压气化与气流床气化技术中的水煤浆(GE)气化相比制氢成本相当，投资略低，但产生的废水量大，且不易处理;流化床(U-gas)气化技术投资和制氢成本介于WHG与GE之间，但其技术还处于逐步成熟期，需要等待时间的考验和不断的完善;SE-东方炉相比其他气化炉投资和制氢成本均为最低，是煤制氢工艺较好的选择。

表2 不同气化工艺制氢投资和成本对比

4 结论

由表2数据可知，14万Nm3/h煤制氢装置投资和成本，气流床气化技术中的干煤粉(WHG)气化投资最高，比其他四种高出21%～62%，且氢气成

几种煤制氢工艺各有其优缺点，应综合考虑各项指标，选择合适的工艺制取氢气。从合成气组分上来看，碎煤加压气化与UGS气化更适合于制取以CH4为产品的工艺，气流床工艺更适合煤制氢。从经济性上来看，气流床气化技术中的SE-东方炉一次性投资和制氢成本均为最低，是煤制氢工艺的重要选择对象。

我国农药管理将发生重大变革

业内翘首期盼多年的新版《农药管理条例》在今年年初终于落地。新修订的《农药管理条例》将对农药管理的体制、制度、措施等进行重要调整，包括将农药生产管理职责统一划归农业部门、取消临时登记、实施农药经营许可、明确使用者义务、加大违法惩罚力度、建立质量可追溯制度、健全召回退出机制等，将深刻影响农药行业的走向。

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1003-3467(2017)02-0041-02

2016-11-26

韩大明(1984-)，女，工程师，从事煤化工技术管理工作，电话13639833657。