制氢原料及工艺方案的选择和优化
制氢技术比较及分析报告
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
（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）天然气自热重整制氢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，生产能力低的特点。
（3）天然气绝热转化制氢大部分原料反应本质为部分氧化反应。
（4）天然气高温裂解制氢其关键问题是，所产生的碳能够具有特定的重要
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。
制氢装置工艺方案
制氢装置工艺方案
一、概述
1.装置组成
本装置由造气和中变气PSA两个部分组成。
2.装置规模
根据全厂总流程安排，确定新建制氢装置的公称规模为1义10‰7h工业氢。
装置年操作时数8000小时。
3.工艺技术路线
造气单元的工艺技术方案采用轻烧蒸汽转化技术；中变气PSA单元工艺方案采用变压吸附（PSA）净化技术。造气单元主要包括：原料气压缩、脱硫、蒸汽转化和一氧化碳变换等。
二、原料及产品
1.原料
（1）本装置原料为焦化干气
进装置温度：40℃
进装置压力：0.6MPa（G）o
2.产品方案
（1）产品-工业氢规格
出装置温度：40℃
出装置压力：2.OMPa(G)
三、工艺技术方案
1.国内外技术状况和技术特点
随着合成氨、甲醇等合成气工业的飞速发展，轻油蒸汽转化制氢技术有了长足的进步。在半个多世纪的工业实践中，ICI、凯洛格、赫尔蒂、KTK 托普索等公司在转化炉型、催化剂性能、能量回收、净化方法等方面均有重大改进，使轻油蒸汽转化技术日臻成熟，可靠性、灵活性有了很大提高。
目前由于越来越严格的环境保护要求,各种发动机燃料的质量越来越高，炼油厂中氢气的需要不断增加，极大地剌激了制氢工艺的迅猛发展。
以KTI、托普索为代表的轻燃蒸汽转化制氢技术公司，在充分吸收、借鉴
现代合成气生产经验的同时，利用其制氢的优化设计软件，力求开发出适合当代要求的轻烧制氢技术。最新的进展包括：（a）低水碳比、高转化
温度，以降低原料和燃料消耗；（b）预转化工艺和后转化工艺（一种列
管式的转化反应器）与常规转化炉的优化组合应用，以降低转化炉的燃料消耗；（C）应用现代节能技术，优化余热回收方案，以进一步降低装置
氢气制备设施布局实施方案
气化炉
性能参数包括气化效率、气体成分、 热值等；选型依据为生物质种类、气 化剂种类等。
光解水设备
性能参数包括光解效率、稳定性、寿 命等；选型依据为太阳光资源、技术 成熟度等。
技术创新与优化方向
提高氢气制备效率
降低碳排放
通过优化工艺流程、改进设备结构等方式 提高氢气制备效率，降低能耗和生产成本 。
采用低碳或零碳的氢气制备技术，如生物 质气化制氢、太阳能光解水制氢等，减少 碳排放对环境的影响。
聚引发爆炸。
泄漏检测与报警系统
安装氢气泄漏检测报警系统，实时监 测氢气浓度，及时发现并处理泄漏事 故。
防爆设备
选用符合防爆标准的电气设备和工具 ，避免因电气火花引发爆炸事故。
应急预案制定与演练计划
制定应急预案
针对氢气制备设施可能发生的各种事故，制定详细的应急预案，包括应急组织 、通讯联络、现场处置、医疗救护、安全防护等方面。
场地选址与勘察
选择符合安全、环保要 求的场地，并进行地质
勘察和环境评估。
设计方案制定
委托专业设计单位，根 据实际需求制定氢气制
备设施的设计方案。
设备材料采购
按照设计方案，采购符合 要求的氢气制备设备、管 道、阀门、仪表等材料。
现场施工管理及质量控制要点
施工组织设计
制定详细的施工组织设计方案，包括施工进度计划、人 员配备、安全措施等。
煤制氢与天然气制氢成本分析及发展
由于原油变得越来越劣质化，成品油的质量在逐步提高，炼油厂也需要越来越多的氢气，所以，炼油厂当下的发展策略就是降低氢气成本，使用氢气可以达到节能环保的目的。本研究从炼油厂降低氢气成本涉及的原料来源出发，按照炼油厂全加氢流程，配套建设独立的制氢装置原料，分析了影响氢气生产成本的因素以及竞争性。
一、煤制氢成本和天然气制氢成本
1.煤制氢成本。煤制氢主要是由煤炭、氧气、燃料动力能耗与制造构成的，但是根据相关实际情况来看，煤炭费用所占据的比例太低，远低于天然气费用，煤制氢使用的是氧化工艺，对氧气成本进行预算的方式是依据配套空气分离装置，占据生产的24.65%，由于在生产煤制氢时，制造成本太高，财务支出费用也太高，占据了成本总支出的很大一部分比例，占据了2
2.36%，而燃料动力费只占据了总成本支出的7.36%。
2.天然气制氢成本。天然气制氢主要是依靠天然气、燃料气与制造成本，其中影响比较大的就是天然气的价格，会投入大量的费用，占据总比例的76.3%，其次就是燃料气，燃料气占据了总比例的16.4%，而对于制造费用和财务费用而言，仅占据了总投入的9.08%，燃料的动力能耗占据得更少，只占据了2.30%，所有的材料都会影响到油价的水平，影响到原油的性质，所以需要从多方面去开展预算工作。
二、制氢工艺的对比
对固态煤进行相关处理，让固态煤变成气态物质之后，再制取氢气，这个过程属于煤制氢的过程。在高温环境下，煤和空气发生的不完全反应，反应之后又与煤粉、蒸汽、氧气等混合在一起，变成雾化状态，再经过相关的处理过程，变成一氧化碳和氢气，将一氧化碳和氢气通过净化装置进行净化，得到纯净的氢气，这就是制氢的全部过程。在此过程中，必须要采取相关的环保措施，不能够污染环境，使用富氧空气连续化的技术，从而排放少量的污染物，达到保护环境的目标，将煤制氢的生产效率提高，引进更先进的技术，减少污染物排放量。
氢气生产工艺
H2制造工艺详解
一．电解水制氢
多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气，阴极出氢气。该方法成本较高，但产品纯度大，可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供：①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等，②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂，③制取多晶硅、锗等半导体原材料，④油脂氢化，⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。
二．水煤气法制氢
用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气（C+H2O→CO+H2—热）。
净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2（CO+H2O→
CO2+H2）可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜（或含氨乙酸亚铜）溶液中除去残存的CO而得较纯氢气，这种方法制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇，还
有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。
三．由石油热裂的合成气和天然气制氢
石油热裂副产的氢气产量很大，常用于汽油加氢，石油化工和化肥厂所需的氢气，这种制氢方法在世界上很多国家都采用，在我国的石油化工基地如在庆化肥厂，渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气
也在有些地方采用（如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等）。
四．焦炉煤气冷冻制氢
把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用（如前苏联的Ke Mepobo工厂）。
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。
制氢技术比较及分析报告
制氢技术比较及分析报告
在反应器中得到有效控制，避免对设备和环境造成污染。该工艺能耗较低，但对反应器材料要求高，装置投资较大。
对于工业制氢方案的选择，我们重点考虑成本、纯度和生产能力等因素。其中，天然气制氢、甲醇制氢和水电解制氢是比较常用的方案。天然气制氢虽然成本较低，但能耗高、装置投资大；甲醇制氢则需要大量的甲醇作为原料，成本较高；而水电解制氢则能够达到较高的纯度要求，但装置投资也较大。因此，我们需要根据实际情况进行综合考虑，选择最适合自己的制氢方案。
在天然气制氢方案中，水蒸汽重整、部分氧化、自热重整、绝热转化和高温裂解等方法各有优缺点。水蒸汽重整虽然成本较低，但能耗高、装置投资大；部分氧化能够提高生产能力，但制氧成本较高；自热重整虽然能够合理利用反应热量，但装置投资也较大；绝热转化具有流程短、操作单元简单等优点，但装置投资也较大；高温裂解能耗较低，但对反应器材料要求
高，装置投资也较大。因此，我们需要根据实际情况进行选择，综合考虑成本、生产能力和环保等因素。
总之，选择适合自己的制氢方案需要综合考虑多方面因素，包括成本、纯度、生产能力和环保等。在具体方案选择时，需要根据实际情况进行综合分析和评估，以达到最优的制氢效果。
制氢技术有多种方法，其中包括电解水制氢、聚合电解质薄膜电解制氢、光电解制氢、生物光解制氢和热化学水解。电解水制氢技术成熟，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。聚合电解质薄膜电解制氢技术相对成本高，容量小，效率低，使用期短，目前尚不成熟。光电解制氢是利用太阳能制氢，而生物光解制氢是一种生物制氢工程。热化学水解技术目前尚不成熟，需要进一步商业化发展。
制氢 方法
制氢方法
制氢的方法主要有以下几种：
1.水电解制氢：水电解是一种常用的制氢方法。它使用直流电将水分解为氢气和
氧气。这种方法的优点是产物纯净、无污染，但需要消耗大量的电能，因此成本较高。
2.天然气制氢：天然气制氢是通过天然气与水蒸气进行催化转化来制取氢气。这
种方法的主要优点是技术成熟、设备可靠、产品纯度高，但成本较高，且产生的二氧化碳需要进行处理。
3.生物质制氢：生物质制氢是利用生物质（如农作物废弃物、木材废弃物等）进
行气化或发酵来制取氢气。这种方法的优点是原料来源广泛、可再生，但技术尚不成熟，且产生的氢气纯度较低。
4.甲醇制氢：甲醇制氢是通过甲醇与水蒸气进行催化转化来制取氢气。这种方法
的主要优点是产物纯度高、设备简单，但成本较高，且甲醇的生产过程会产生一定的污染。
5.光解水制氢：光解水制氢是利用太阳能光催化剂将水分解为氢气和氧气。这种
方法的优点是环保、可持续，但技术尚不成熟，光催化剂的效率有待提高。
以上是目前常见的几种制氢方法，每种方法都有其优缺点，应根据实际需求选择合适的制氢方式。
制氢技术比较及分析
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.
(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) 天然气自热重整制氢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，生产能力低的特
点。
(3) 天然气绝热转化制氢大部分原料反应本质为部分氧化反应。
(4) 天然气高温裂解制氢其关键问题是，所产生的碳能够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。
制氢工艺流程
制氢工艺流程
工业制氢已经成为现代化工过程中的重要环节之一，随着科技的进步，各种制氢工艺不断涌现，如蒸汽重整法、电解水法、石化法等。本文将针对蒸汽重整法进行详细介绍。
蒸汽重整法是一种通过水蒸气与碳氢化合物反应来制取氢气的工艺。它主要用于生产氢气，进而应用于石油加工、化肥生产、铁道交通以及发电等领域。
蒸汽重整法的工艺流程可以分为以下几个步骤：
首先，原料处理。在工业上，蒸汽重整法主要以天然气作为原料，但也可以使用其他碳氢化合物。原料中的硫化物和其他杂质必须先经过脱硫和净化处理，确保原料的纯净度和稳定性。
第二步是蒸汽重整反应。这是整个工艺的核心步骤。在高温高压下，水蒸气与碳氢化合物（一般为甲烷）发生反应，生成氢气和一氧化碳。反应通常在催化剂的存在下进行，常用的催化剂有镍铬合金、铑铑钯合金等。反应温度一般在800至1000
摄氏度之间，压力在25至50兆帕之间。
第三步是分离和净化。反应产生的氢气和一氧化碳混合物需要经过一系列的分离和净化步骤来获得高纯度的氢气。这些步骤包括物理吸附、膜分离和催化气体转化等技术，以去除一氧化碳、氮气、二氧化碳等杂质。
最后一步是氢气的压缩和储存。制取的氢气需要通过压缩技术
提高氢气的密度，方便储存和运输。通常使用压缩机将氢气压缩到几十兆帕，然后储存在高强度的氢气储罐中。
蒸汽重整法制氢工艺的优点是制氢效率高，而且原料来源广泛。由于使用的是天然气等碳氢化合物，因此可以充分利用化石燃料资源，减少能源浪费和环境污染。另外，该工艺还可以在反应过程中产生一氧化碳，用于制取合成气或其他化学品，提高资源的综合利用效率。
电解水制氢工艺流程及原理的优缺点
水的电解制成氢气是真正的蒙式工业过程。这很酷，因为当你通过水
通过电时，它会分解成氢气和氧气。氢气在一端收集，氧气在另一端
收集。这个过程的最好之处之一是它生产出非常纯的氢气，可用于
很多不同的工业，比如制氨和炼油。况且，一次制造一整批氢气很容易，所以很适合大型工业经营。真棒，对不对？
水的电解可以产生氢气，这在我国国家能源政策中既是优点也是缺点。虽然它作为清洁和可再生能源提供了潜力，但必须考虑到这一进程所
需的大量能源投入。电解所需的高电费可能导致大规模生产氢气的经
济障碍。由于涉及采矿和生产过程，对铂等催化剂的依赖带来了成本
和环境方面的关切。必须妥善管理和储存氧气的副产品，以减轻潜在
的环境和安全危害。在我们继续寻求可持续能源解决方案时，必须权
衡水电解的缺点及其潜在好处，以便为我们的政策决定提供依据，并
优先采用最高效和成本效益最高的氢生产手段。
在化学交响曲中，水的电解既揭开了它的旋律，也揭开了它的分歧。
它像一个大师进行一个宏伟的表演，它产生闪烁的流高纯度的氢气，工业潜力的虚拟。然而，在这个辉煌的外表之下，它需要尖锐的能量，并要求昂贵的催化剂在它的曼德跳舞。随着窗帘的升起，它揭示了环
境和安全隐患的隐蔽面，在舞台上投下阴影。
但是不要害怕，因为随着研究和技术的炼金术继续织造其魔法，这些
不和谐的音符可能还没有统一。水的电解曾经是一个新生的音网，但
可能演变成无穷无尽的诱惑的飞腾球，使我们走向一个氢气生产是可持续性和优雅的交响曲的未来。
不同原料制氢工艺技术方案分析及探讨
不同原料制氢工艺技术方案分析及探讨
杨小彦;陈刚;殷海龙;徐婕;张生军
【摘要】The hydrogen production technologies with 5 kinds of materials were introduced,including coal gasification, steam reforming of natural gas,partial oxidation of heavy oil,dry gas hydrogenation and gasification of coal in supercritical water. Through comparative analysis of coal,natural gas,heavy oil and dry gas of hydrogen production technology costs,it was indicated that hydrogen production costs were in the following order:coal gasification<steam reforming of natural gas<dry gas hydrogenation < partial oxidation of heavy oil. And coal gasification had good economic
and development prospect. In addition,compared between gasification of coal in supercritical water and conventional coal gasification,supercritical water gasification of coal had high efficiency of cold gas,high effective gas composition and less pollution. Therefore,it was a new coal gasification hydrogen production technology,with a good development prospect.%介
炼厂制氢工艺原理方案
4
• 是以烃类为原料制取含氢气体的方法之一。
一 烃类与水蒸汽反应可制得氢气。该反应为一
、 强吸热反应，反应所需热量采用由燃烧部分
原料供给，故称之为部分氧化法。烃类原料
氢 选择范围十分广泛，从天然气(CH4)到石油炼 气 制过程中所得重质渣油均适用。
•
的 当以天然气为原料时，加入不足量的氧
制 气，使部分甲烷燃烧为C02和H2O并放出大量
17
• （3） 砷是转化催化剂的另一重要毒
.
物，来自原料气、蒸汽或脱碳液。 2
砷中毒不可逆，砷中毒严重时要更
换催化剂，甚至要清洗转化炉管。
3
• （4） 氯也和硫一样有害，要予以限 烃
量。少量氯的毒害是可逆的，但是 类
大量氯带入催化剂时会与催化物质 形成低熔点或易挥发的表面化合物， 使镍催化剂因烧结而破坏了结构，
的 H2S，再被后续的氧化锌脱硫剂脱除，此
毒 外还有使烯烃、有机氮、含氧有机化合
物、有机氯化合物加氢转化为烷烃、氨、
水、氯化氢的能力。
物
2、制氢催化剂的毒物
• （2） 引起此类催化剂失活的原因有三方面： • (1) NH3会使催化剂暂时性中毒，其原因是NH3因其
有碱性而吸附在钴钼催化剂的酸性位上，影响了有 机催100硫化pp化剂m物活(V在性)。这可些恢活复性。位一上般的控吸制附气。体当中NHN3H被3不除得去高后于， • (2) 催化剂表面积碳会引起半永久性失活，通过用氧 气燃烧可以再生。这种积碳主要是由于烃类在催化 剂上裂解所致，因此操作时氢分压不能过低，温度 不能过高。 • (3) 含砷化合物会与钴、镍生成化合物而引起催化剂 永久性中毒。
天然气制氢技术及经济性分析
天然气制氢技术及经济性分析
随着全球对清洁能源的需求日益增长，氢能作为一种无污染、高效的能源形式，正逐渐受到广泛。天然气制氢技术作为一种重要的制氢途径，在能源转型和新能源发展过程中具有重要意义。本文将对天然气制氢技术及其经济性进行分析和探讨。
天然气制氢技术主要是通过化学反应将天然气转化为氢气。最基本的反应过程包括天然气和水蒸气的催化转化、蒸汽重整和部分氧化等。这些反应过程均需要催化剂的参与，常用的催化剂包括镍、铂和钯等贵金属催化剂以及一些贱金属催化剂。
在天然气制氢技术中，蒸汽重整是最常用的方法，其反应温度一般在700-1000℃之间，反应压力为1-5bar。该方法的优点是工艺成熟、产氢量大，但也存在耗能较大、催化剂易中毒等问题。部分氧化法相对于蒸汽重整法具有较低的能耗和较高的氢气选择性，但反应条件较为苛刻，需要高温高压条件，对设备要求较高。
对于天然气制氢技术的经济性分析，主要考虑原料成本、设备投资、运行成本、氢气售价等因素。在原料成本方面，天然气价格相对稳定，但在设备投资和运行成本方面，蒸汽重整法由于工艺成熟、设备简单，具有较大优势。不同地区、不同企业的氢气售价也存在差异，需结合
实际情况进行考虑。
在对比不同天然气制氢技术的优缺点时，可以根据具体情况选择最合适的方法。例如，对于产氢量大、对氢气纯度要求不高的场景，可选用蒸汽重整法；对于耗能低、规模较小的场景，可选用部分氧化法。同时，对于不同地区和企业，也可以根据自身特点和市场需求进行选择。
经济因素对天然气制氢技术选择的影响主要体现在以下几个方面：
石化电解水制氢应用方案
石化电解水制氢应用方案
石化企业可以考虑采用电解水制氢技术来生产氢气，以满足企业自身能源需求和绿色发展的要求。下面是一个可能的石化电解水制氢应用方案:
1. 选择合适的电催化剂：为了提高电解水制氢的效率和稳定性，需要选择高效的电催化剂。可以考虑使用基于金属 - 有机框架材料(MOF) 衍生的高效非贵金属催化剂，例如负载在二氧化硅上的 Co3O4 催化剂等。
2. 优化电解水制氢工艺：需要对电解水制氢工艺进行优化，以提高氢气产量和纯度。可以采用多级净化技术，去除水中的杂质和二氧化碳，提高氢气的纯度。
3. 建设集中制氢站或区域供氢站：为了避免电解水制氢的能源浪费，可以采用集中制氢站或区域供氢站的方式进行氢气生产。建设氢气储配站，对氢气进行储存和配送，以满足企业生产过程中对氢气的需求。
4. 实施智慧氢气互联：未来，可以实现氢能源的智慧互联，单个加油站可以建设小型电解水制氢装置，将氢气输送到各个企业或城市，以实现氢能源的智慧互联。
不过，电解水制氢技术是目前比较先进的氢气制备技术之一，但其成本较高、能效偏低，需要不断优化和提高。石化企业需要根据自身的实际情况和需求，选择合适的电解水制氢技术和应用方案。
天然气制氢装置技术方案
天然气制氢装置技术方案
摘要：
本文档旨在提出一种天然气制氢装置的技术方案。通过详细介绍天然气制氢的原理、工艺流程、装置设计和关键设备选型等内容，全面而系统地阐述了该技术方案的完整性和可行性。希望本文能为研究和开发天然气制氢装置的相关人员提供参考和借鉴。
1.引言
1.1研究背景
1.2目的
1.3本文结构
2.天然气制氢原理
2.1天然气成分分析
2.2易燃气体的选择
2.3制氢原理
3.天然气制氢工艺流程
3.1前处理
3.1.1压缩净化
3.1.2脱硫脱水
3.1.3预加热
3.2催化剂选择与催化反应3.2.1催化剂种类与性能3.2.2催化反应条件
3.3气体分离
3.3.1膜分离法
3.3.2吸附分离法
3.3.3膜吸附联合分离法
3.4氢气的纯化与制备
4.天然气制氢装置设计
4.1整体架构设计
4.2设备选型与布置
5.关键设备介绍
5.1压缩净化设备
5.2脱硫脱水设备
5.3加热设备
5.4催化剂反应器
5.5气体分离设备
5.6纯化与制备设备
6.安全措施
6.1设备安全设计
6.2环境安全设计
6.3作业人员安全培训
7.性能评估
7.1制氢效率
7.2能耗需求
7.3技术经济指标
8.结论
以上是一份天然气制氢装置技术方案的基本框架，具体的内容可以根
据实际情况进行扩充和完善。本文所提供的信息将有助于理解天然气制氢
装置技术方案的整体流程和设备配置，为实际项目的设计和实施提供参考。但需要注意的是，具体技术方案的设计和实施需要考虑实际情况和需求，
同时还需要进行详细的工程设计和安全评估。
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制氢装置原料及工艺方案的选择和优化
上海华西化工科技有限公司纪志愿
随着合成氨、甲醇等合成气工业的飞速发展，国内轻油蒸汽转化制氢技术有了长足的进步。在半个多世纪的工业实践中，ICI、凯洛格、赫尔蒂、KTI、托普索等公司在转化炉型、催化剂性能、能量回收、净化方法等方面均有重大改进，使轻油蒸汽转化技术日臻成熟，可靠性、灵活性有了很大提高。
目前由于越来越严格的环境保护要求，各种发动机燃料的质量越来越高，炼油厂中氢气的需要不断增加，极大地剌激了制氢工艺的迅猛发展。以KTI、托普索为代表的轻烃蒸汽转化制氢技术公司，在充分吸收、借鉴现代合成气生产经验的同时，利用其制氢的优化设计软件，力求开发出适合当代要求的轻烃制氢技术。最新的进展包括：1、低水碳比、高转化温度，以降低原料和燃料消耗；2、预转化工艺和后转化工艺（一种列管式的转化反应器）与常规转化炉的优化组合应用，以降低转化炉的燃料消耗；3、应用现代节能技术，优化余热回收方案，以进一步降低装置能耗。
国内轻烃蒸汽转化制氢技术自六十年代第一套2×104Nm3/h油田气制氢装置一次投产成功以来，取得了可喜的进展。
三十年来的工业实践表明，国内自行设计施工的制氢装置工艺可靠，开车方便，原料、燃料单耗和主要性能能量指标均已达到国际先进水平。
目前石油化工等行业大于1000m3n/h的制氢装置均采用轻烃蒸汽转化制氢技术。
一、制氢技术的多样化
目前，氢气生产装置通常采用以下四种技术方案：方案一，以轻烃类（包括天然气、轻石脑油、催化和焦化干气等）为原料，采用水蒸汽转化法生产氢气；方案二，以甲醇、液氨为原料，采用甲醇或氨分解生产氢气；方案三，以水为原料，电解水生产氢气；方案四，以煤为原料，采用煤气化法生产氢气。
随着国际能源价格的上涨，以轻石脑油等轻烃为原料生产的氢气及富氢产品价格也将不断上涨，因此目前多用于有低价原料资源（如廉价天然气和催化及焦化干气）的地区。
甲醇或氨裂解制氢虽然工艺装置简单，但由于甲醇和液氨本身就是以煤或天然气为原料经过制氢后再生产的产品，因此再将其裂解用于制氢，显然成本过高，因此只适合于特别小规模的装置，通常小于500Nm3/h。
电解水法制氢技术，由于耗电高导致氢成本过高，因此也只适合于特别小规模的装置，通常小于200Nm3/h。
由于中国是煤炭生产大国，煤炭价格较低，原料丰富，因此煤制氢的成本在几种工艺中属于较低的一种，但由于煤制氢工艺流程较长，操作环境略差，污染相对较大，因此通常适合于无其他廉价原料的中、大规模制氢装置（大于2000Nm3/h）。
以下是几种制氢工艺技术的技术经济性比较见表1
二、轻烃蒸汽转化制氢技术方案选择
轻烃蒸汽转化制氢装置根据配套的净化工艺不同，主要可分为两种流程，即化学净化法（常规净化法）和变压吸附净化法（PSA净化法）。
国内早期建设的制氢装置均采用化学净化法。近年来，由于PSA的氢回收率进一步提高，特别是PSA实现国产化以后，投资进一步降低，因此，新建PSA净化法制氢装置明显增多。两种流程在国内均已有成功的操作经验。两种净化流程的工艺特点见表2。
从表中可以看出，化学净化法流程具有原料消耗低、工程投资低的优点，但工艺流程复杂、能耗较高、生产的工业氢纯度低；PSA净化流程，尽管其原料消耗高、投资稍高，但其能耗低、工艺流程简单、开停工方便、工业氢纯度高、供氢压力高。尤其是由于近期PSA技术的进步（多床多次均压，吸附剂性能的改进等），使氢气的回收率高达90～92%，加之近几年PSA技术的国产化，极大地降低了PSA的投资，从而有效地降低了该工艺的氢气生产成本，使该技术在新建制氢装置中占主导地位。
两种净化方法的选择主要取决于原料和燃料价格及技术经济比较结果。即流程选择依据主要取决于原料和燃料的差价。差价越大、采用化学净化法工艺技术越经济。差价越小，采用PSA净化工艺技术越经济。
三、制氢装置原料的多样化
由于制氢装置中的各种催化剂对原料的族组成、馏程以及杂质含量均有特殊要求，而且制氢装置的原料在氢气成本中所占的比重较高，约达65～85％。因此，在选择制氢原料时，应充分考虑各种因素，优先选用H/C比大的含硫低的饱和烃类原料，或者几种H/C比大的原料混合进料，以减少原料耗量，降低氢气成本。
适合于作制氢装置的原料可分为气态烃和液态烃二类。气态烃主要有：天然气、沼气、加氢干气、重整干气、焦化干气、催化干气以及芳构化干气等。液态烃主要有：直馏石脑油、加氢的轻石脑油、重整装置生产的抽余油、拔头油以及加氢装置生产的饱和液化石油气等。
在上述原料中，除天然气、沼气外，其它原料均为石油化工厂生产或副产的产品。
焦化干气由于氢气含量较高，而且烯烃含量较低，因此，焦化干气是一种非常好的制氢原料。而催化干气尽管氢气含量较高，但由于氮气含量较高，在系统跑“龙套”，造成燃料和公用工程消耗增加；烯烃含量较高，则必须增加烯烃饱和设施，造成装置投资增加。因此，催化干气与焦化干气相比，装置投资和消耗均较高，一般不宜作为制氢装置的原料，而应首先作为全厂的燃料使用。除非在全厂没有焦化干气的情况下，才考虑使用催化干气。在采用干气水蒸汽转化工艺制氢时，一般原料选择顺序为：首选加氢干气、焦化干气、催化干气以及其它轻烃类。
四、含烯烃原料的烯烃饱和技术
目前，制氢装置使用的含烯烃原料主要是焦化干气和催化干气。焦化干气或催化干气作为制氢原料需要解决的主要问题是烯烃饱和问题。由于烯烃的加氢反应是一个强放热反应，从催化剂的耐热性能来说，加氢过程的操作温度就有一定的限制。因此要使烯烃加氢转化反应顺利进行，就必须合理选择烯烃加氢工艺以及与此相配套的低温性能良好的加氢催化剂，以维持加氢反应的正常进行。目前国内普遍采用的烯烃加氢工艺主要有以下几种：
1、绝热加氢工艺
2
系。
3
加氢工艺相比，该工艺具有投资低、能耗低、原料适应性强、操作弹性大等优点。在石化行业推广，将具有极大的工业应用价值。目前，该工艺已在齐鲁第一化肥厂、武汉石化总厂、清江石化总厂推广应用。
4、变温烯烃加氢工艺
变温加氢工艺由一台列管式加氢反应器和一台氧化锌脱硫反应器组成，取消了等温绝热加氢工艺中的绝热反应器。列管式加氢反应器管程和壳程温度均是变化的，谓之变温。该反应器的壳程取热介质可以采用市售的导热油或加氢精制装置的柴油。壳程入口温度为220～230℃，出口温度根据导热油的不同可以控制在310～350℃；管程入口温度为220～230℃，出口温度控制在340～380℃，满足氧化锌的脱硫温度要求。催化剂可以采用西北院开发的JT-4和JT-1G组合加氢精制催化剂。反应气体温度通过调节导热油的