制氢技术比较及分析.pdf

制氢技术综述 制氢技术路线选择 一、工业制氢技术综述 1.工业制氢方案 工业制氢方案很多，主要有以下几类： （1）化石燃料制氢：天然气制氢、煤炭制氢等。 （2 ）富氢气体制氢：合成氨生产尾气制氢、炼油厂回收富氢气体制氢、氯 碱厂回收副产氢制氢、焦炉煤气中氢的回收利用等。 （3 ）甲醇制氢：甲醇分解制氢、甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇部分氧化制氢、 甲醇转化制氢。 （4 ）水解制氢：电解水、碱性电解、聚合电解质薄膜电解 、高温电解、光 电 解、生物光解、热化学水解。 （5 ）生物质制氢。 （6 ）生物制氢。 2.工业制氢方案对比选择 （1）煤炭制氢制取过程比天然气制氢复杂，得到的氢气成本也高 。 （2 ）由于生物制氢、生物质制氢和富氢气体制氢等方法制取的氢气杂质含 量高、纯度较低，不能达到 GT 等技术提供商的氢气纯度要求。 （3 ）国内多晶硅绝大多数都采用的是水电解制氢，只有中能用的是天然气 制氢，而国外应用的更多是甲醇制氢， 因此，我们重点选择以下三类方案进行对 比： （A）天然气制氢 （B）甲醇制氢 （C）水电解制氢 3. 天然气制氢 制氢种类 制氢方法 特点 1 / 13 天 然 气 水 蒸 汽 重 1.需吸收大量的热，制氢过程能耗高，燃料成本占生产成本的 52－ 整制氢 68 ％； 2.反应需要昂贵的耐高温不锈钢管作反应器； 3.水蒸汽重整是慢速反应， 因此该过程制氢能力低， 装置规模大和投 资高。 天 然 气 部 分 氧 化 1.优点： 制氢 1）廉价氧的来源； 2 ）催化剂床层的热点问题； 3 ）催化材料的反应稳定性； 4 ）操作体系的安全性问题 2.缺点：因大量纯氧增加了昂贵的空分装置投资和制氧成本 天 然 气 自 热 重 整 1.同重整工艺相比，变外供热为自供热，反应热量利用较为合理； 天然气制氢 制氢 2.其控速步骤依然是反应过程中的慢速蒸汽重整反应； 3. 由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行， 因此反 应器仍需耐高温的不修锈钢管做反应器，这就使得天然气自热重整 反应过程具有装置投资高，生产能力低。 天 然 气 绝 热 转 化 1.大部分原料反应本质为部分氧化反应， 控速步骤已成为快速部分氧 制氢 化反应，较大幅度地提高了天然气制氢装置的生产能力。 2. 该新工艺具有流程短和操作单元简单的优点，可明显降低小规模 现场制氢装置投资和制氢成本。 天 然 气 高 温 裂 解 天然气经高温催化分解为氢和碳。其关键问题是，所产生的碳能够 制氢 具有特定的重要用途和广阔的市场前景。否则，若大量氢所副产的 碳不能得到很好应用，必将限制其规模的扩大。 （1）天然气部分氧化制氢因需要大量纯氧增加了昂贵的空分装置投资和制 氧成本。 （2 ）天然气自热