氢气甲烷化成本
焦炉煤气制氢方法的比较及成本分析
焦炉煤气制氢方法的比较及成本分析陈毕杨;曹尚峰【摘要】The mainly products separated from coke oven gas are hydrogen and natural gas.The process of small-scale coke oven gas hydrogen production generally use the method of PSA.LNG can be separated from the coke oven gas in the process of large-scale, and then produces hydrogen.In this paper, two methods of process of hydrogen production were introduced and analyzed.%使用焦炉煤气为原料分离的化工产品主要是氢气和天然气.小规模焦炉煤气制氢一般采用变压吸附法.大规模焦炉煤气可先分离出LNG,再提取氢气.分别对两种制氢方法做了介绍和成本分析.【期刊名称】《低温与特气》【年(卷),期】2017(035)001【总页数】3页(P28-30)【关键词】焦炉煤气;制氢;比较【作者】陈毕杨;曹尚峰【作者单位】武汉钢铁集团气体有限责任公司,武汉 430083;武汉钢铁集团气体有限责任公司,武汉 430083【正文语种】中文【中图分类】TQ116.2+3氢气在工业上有着广泛的用途。
近年来，随着精细化工、医药电子、粉末冶金、林农业品加氢、生物工程、石油炼制、氢燃料清洁汽车等行业的迅速发展，对氢气需求急速增加。
化肥和石油化工等大规模氢气用户一般采用煤制氢、天然气蒸汽转化和轻油蒸汽转化等技术。
精细化工，医药、电子、冶金等小规模氢气用户一般选用水电解制氢、甲醇裂解制氢和变压吸附制氢等技术。
水电解工艺技术成熟，但能耗高。
甲烷与氢气混合燃烧的理论计算分析
析。利用计算得到燃气的低位热值、理论空气量、理论烟气量、标况密度、价格、单位热 值 价 格、单 位 热 值 所 需 理 论 空 气 量、
单位热值产生理论烟气量等,对规范建筑陶瓷生产过程能耗实时监控、能源优化调度、能耗数 据 管 理 等 具 有 一 定 的 借 鉴 和
指导作用。
关键词
燃气
燃烧
计算
分析
热值
· 46 ·
陶瓷
(综述) 2023 年 10 月
Ce
r
ami
c
s
甲烷与氢气混合燃烧的理论计算分析
张永伟
李
萍
艾冬华
袁钧宇
(新明珠集团股份有限公司
摘
要
梁益斌
郑锴杰
*
伍志良
广东 佛山 528099)
笔者介绍了甲烷与氢气混合燃烧的具体计算方法,对不同混合比的甲烷与氢气混合 燃 料 进 行 了 理 论 计 算 比 较 分
气压,天然气和氢气价格分别按 5 元/Nm3 和 1.
78 元/
Nm3 计算。具体情况如表 2 所示。
表 2 不同比例混合气的重要性能指标
组成成分
低位热值
百分量(% )
燃气
名称
H2 CH4
kJ
/Nm3
kJ
/kg
理论
理论
空气量
烟气量
(
Nm3
(
Nm3
/Nm ) /Nm )
3
3
H2 -0 0
100 35816.
0.
089
3.
87 0.
1505
3.
55 0.
1535
3.
39 0.
1550
3.
氢能发展优势及制氢方式分析,氢能或将成为未来动力系统的替代能源
氢能发展优势及制氢方式分析，氢能或将成为未来动力系统的替代能源一、氢能发展的三大优势与传统化工燃料汽油、柴油相比，氢能具有三大优势。
一是较高的含能特性。
除核燃料外，氢的燃烧热值据所有化工燃料榜首，燃烧1kg氢可放出12MJ（28.6Mcal）的热量，约为汽油的三倍。
二是较高的能源转化效率。
氢能可以通过燃料电池直接转变为电，过程中的废热可以进一步利用，其效率可达到83%。
氢气燃烧不仅热值高，而且火焰传播速度快，点火能量低，所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率可高20%。
三是碳的零排放。
与化石能源的利用相比，氢燃料电池在产生电能的过程中不会产生碳排放，可以实现良性循环。
氢的燃烧热值据所有化工燃料榜首数据来源：公共资料整理相关报告：发布的《2019-2025年中国氢能行业市场竞争现状及投资方向研究报告》以汽油内燃机的综合热效率和CO2排放量为基准来对比。
氢燃料电池的综合热效率最高，同时CO2排放量少，是替代石油供给车辆动力的最佳燃料。
氢燃料电池的综合热效率最高且CO2排放量少数据来源：公共资料整理二、制氢方式：四种制氢方式各存优劣，天然气制氢是主要来源目前以四类制氢方式为主：化石燃料制氢、工业副产物制氢、电解水制氢、生物质及其他制氢方式。
几种制氢方式对比数据来源：公共资料整理天然气制氢仍是我国最主要的制氢来源，占总制氢量的48%。
醇类重整制氢及煤制氢也占有相当大的比重，来自电解水的制氢量最低，仅为4%。
天然气制氢占我国制氢来源的48%数据来源：公共资料整理未来供氢主体以电解水制氢为主，可再生能源电解水制氢将上升为未来供氢主体，我国将形成以可再生能源为主体、煤制氢+CCS与生物质制氢为补充的多元供氢格局。
中国氢气供给结构预测数据来源：公共资料整理1. 电解水制氢：降成本主要依靠电价，低成本电力来自光伏和风电电解水制氢气是通过电能给水提供能量，破坏水分子的氢氧键来制取氢气的方法。
其工艺过程简单、无污染，制取效率一般在75%-85%，每立方米氢气电耗为4-5kW·h。
二氧化碳和氢气转化为天然气的生物甲烷化工艺
石墨烯型膜材料制备的新方法
新 加 坡 义 安理 工 学 院 和纽 卡斯 尔 大学 的研 究人 员报 告 了一 种 简 单 的制备 石 墨 烯型 复 合膜 材 料 的 方 法 ，他 们 通过 引 入胺 类 和羧 基来 提 高 石 墨烯 的可 湿 润性 。一 ｃＯ ０Ｈ 和 一 Ｏ Ｈ 官 能 团提 高 了石墨 烯 氧 化
在 可见 光 下 ，量 子 棒 吸收 光子 释 放 出 电子 ，然 后 电
Hale Waihona Puke 能 生产 碳 纤维 的新 工艺 ，预计 能 把单 系 列 生产 线 的 生 产能 力提 高 到近 ２万 吨／ 年 ，比现有 生产 线 的产 能 高 １ ０倍 ，同时 还 能 降低 ５ ０％ 生产 成 本 及 ＣＯ， 排 放 。到 目前 为止 已得 到 ３项 重要 结果 ：不 需要 氧 化
物 的亲水 性 ，研究 人 员通过 引入 一 Ｃ ００ Ｈ 和 ～ ＮＨ，
国内超级悬浮床工业示范装置一次 开车成功
我 罔首 套 自主研 发 的超 级 悬 浮床 工 业示 范装 置 近 日一 次 开 车成 功 。 该装 置 由北京 三聚 环保 新 材料 股 份有 限公 司和 北 京华 石联 合 能 源科 技 发展 有 限公 司联合 开 发 。悬 浮床单 元 总转化 率 ９ ６％ ９ ９ ％ ，轻
二氧 化 碳排 放 的 问题 ”。李 灿表 示 ，我 国是 国 际上
只有 ２ ０ ％。为 了提高 性能 ，研究 人 员测 试 了各 种 反 应 条 件 。在 新 的 研究 中他 们 通过 提 高 ｐ Ｈ 值 并 加 入 异 丙 醇取 得 了成 功 。在 这 些条 件 下 ，空 穴氧 化 氢 氧 根阴离子 （ 高 ｐ Ｈ 值 下 氢 氧 根 阴离 子更 多 ）得 到 羟 基 自由基 ，而异 丙 醇将 电子 贡献 给 羟基 自由基 ，这
关于甲烷化技术的认识
关于甲烷化技术的认识根据收集到的资料，本文拟从甲烷化技术的原理、技术现状、对比及甲烷化技术在煤制天然气中的能耗占比等方面进行总结。
一、甲烷化技术的原理1、技术原理所谓甲烷化，是指合成气中CO、CO2和H2在一定的温度、压力及催化剂作用下，进行化学反应生成CH4的过程。
其反应方程式如下所示：CO+3H2=CH4+H2O+206.2 KJ/molCO2+4H2=CH4+2H2O+165KJ/mol因此，甲烷化过程是一个体积减小的强放热可逆反应，放热效应比甲醇合成更大（甲醇合成的放热分别为90.8KJ/mol和58.6KJ/mol）。
因此，甲烷化技术的关键在于以下两点：1）反应热的控制及回收；2）催化剂的性能及保护。
2、现有甲烷化技术2.1 技术概况现有甲烷化技术大致分为以下三大类，其技术特点如下表1所示：表1：甲烷化技术特点2.2 技术对比表1从上到下，技术越来越先进，能耗越来越低，但对催化剂、工艺、设备制造等的要求越来越高。
以合成气制天然气来说，目前仅绝热多段循环技术实现大型工业化运行，且均为国外技术，如Davy，拓普索、Lurgi，国内技术目前尚无大型工业化运行装置，仅在绝热多段循环技术与绝热多段无循环技术上完成了投料千标方/h规模的中试，分别为：西南化工研究院技术与华福联合体技术。
2.2.1 西南化工研究院技术2014年12月30日，由西南化工研究院与中海油气电集团合作研发的“煤制天然气甲烷化中试技术”，通过了中国石油和化学工业联合会组织的成果鉴定。
达到世界领先水平的该技术，具有低循环比甲烷化工艺、高性能甲烷化催化剂等优势，可生产高质量、低成本的合成天然气，并具备工业化条件。
2009年以来，煤制天然气甲烷化工艺技术及催化剂研究，先后完成350标准立方米/小时煤制天然气甲烷化模试；启动国内规模最大的2000标准立方米/小时煤制天然气甲烷化全流程1200小时中试试验，通过72小时满负荷连续运行考核；完成4000小时甲烷化催化剂寿命试验，建成了催化剂工业生产装置，以工业原料生产出了合格的催化剂产品。
制氢储运和加注全产业链氢气成本分析
制氢储运和加注全产业链氢气成本分析氢气作为一种清洁能源，具有较高的能量密度和零排放的特点，受到了越来越多的关注。
然而，氢气的生产、储运和加注过程中存在一系列的成本，这是发展氢能产业所面临的重要挑战之一、下面将从制氢、储运和加注三个环节进行氢气成本的分析。
其次，储运环节。
氢气的储存和运输是一个关键的环节。
当前常用的氢气储存和运输方法有压缩氢气和液化氢气。
在压缩氢气的储运过程中，需要投入大量的能源用于将氢气压缩到一定的压力，并需要相应的压缩设备和储罐。
液化氢气则需要将氢气通过低温技术冷却至液态，然后将其储存在特殊的容器内。
这两种方法的成本主要包括设备成本、能源成本和运输成本。
目前，液化氢气的成本更高，主要是由于低温工艺和设备的体积大、能耗高。
最后，加注环节。
将氢气加注到氢能源车辆中需要投入相应的加注设备和站点建设。
加注设备的成本主要包括设备购置成本和设备维护成本。
站点建设的成本则包括土地购置、建筑物建设、仪表设备等。
此外，氢气的运输成本也会对加注成本产生一定的影响。
另外，加注环节中的安全问题也需要引起重视，这将进一步增加成本。
总体来说，制氢、储运和加注是氢能产业链中的重要环节，也是氢气成本的重要组成部分。
当前，氢气的生产成本主要受限于制氢方法和电力成本，储运成本受到液化氢气的高成本和压缩氢气的能耗问题的制约，而加注成本则主要受到设备和站点建设的影响。
随着技术的进一步发展和成熟，相信氢气的成本将逐渐降低，为氢能产业的发展提供更多的支持。
甲烷化技术
甲烷化技术¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯甲烷化技术是煤制天然气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定温度、压力和催化剂下合成甲烷的反应叫甲烷化反应。
煤制天然气的原理就是合成气的甲烷化反应，其化学方程式如下：一氧化碳和氢反应：CO +3H2 =CH4 +H2O △H= -206.2kJ/mol反应生成的水与一氧化碳发生作用CO +H2O =CO2 +H2 △H= -38.4kJ/mol二氧化碳与氢作用：CO2 +4H2 =CH4 +2H2O △H =-165.0kJ/mol以上反应体系为强放热、快速率的自平衡反应，温度升高到一定程度后反应速率快速下降且向相反方向（左）进行。
另外甲烷化的过程属于体积缩小的反应，增加反应压力，一方面有利于提高反应速率，另一方面有助于推动反应向甲烷合成向进行，增加压力可以在很大程度上减小装置体积，提高装置产能。
甲烷化反应为强放热反应，每转化1%的CO，体系绝热升温约72℃，因此煤制天然气工艺要解决一氧化碳转化率和反应热的转移问题。
该过程中发生的副反应：一氧化碳的分解反应：2CO =CO2 +C △H= -173.3kJ/mol沉积碳的加氢反应C +2H2 =CH4 △H = -84.3kJ/mol该反应在甲烷合成温度下，达到平衡是很慢的。
当有碳的沉积产生时催化剂失活。
反应器出口气体混合物的热力学平衡，决定于原料气的组成、压力和温度。
目前，甲烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，最大的问题是催化剂的耐温和强放热反应器的设计制作上。
甲烷化工艺有两步法和一步法两种类型。
甲烷化技术
比如托普索采用三塔串联第一塔最高温度可达到700度。 名称 材质 温度 催化剂 形状 甲烷量
反应器1 特制结构 650~700 MCR-2X 七孔 50~60%转化
反应器 2/ 反应器3 碳钢 大约300度 PK-7R 圆柱形 反应热可以高压过热蒸汽方式进行循环，也可以 直接用于涡轮机。
我国在20世纪80年代至90年代煤气甲烷化增加热 值的研究开发工作的进展较为迅速。参与此研究工作 的主要西北化工研究院、有中科院大连化学物理研究 所、大连理工大学、华东理工大学、中国科技大学、 上海煤气公司等，其中中科院大连化学物理研究所、 华东理工大学及西北化工研究院在低热值煤气甲烷化 制取中热值城市煤气方面进行了大量工作。 随着煤制天然气产业发展，新奥集团也开始了甲 烷化催化剂及工艺的开发，目前也完成了模试。 · 中科院大连化学物理研究所进行了常压水煤气甲 烷化、加压耐硫甲烷化及低压耐硫甲烷化技术的研究 开发
二是、具有较快的反应速率和较高的选择性，钌 基甲烷化催化剂在反应接触时间极短的情况下，CO、 CO2甲烷化选择性、转化率依然很高。由于反应接触 时间较短可以允许空速较大，因此可以缩小甲烷化装 置的规模，减少工程投资，提高设备的利用率。
三是、具有较高的抗积炭和抗粉尘毒化能力。甲 烷化催化剂使用前以氢气和脱碳后的原料气还原： NiO+H2=Ni+H2O+1.26kj NiO+CO=Ni+CO2+38.5kj 催化剂一经还原就有活性，甲烷化反应就可以进 行，有可能造成温升，因此碳氧化物应控制在1％以下。 还原后的镍催化剂会自燃，要防止与氧化性气体接触。 硫、砷和卤素元素都能使催化剂中毒，即使有微量也 会大大降低催化剂的活性和寿命，硫和砷都是永久毒 物，不能恢复。
氢制氨成本计算公式
氢制氨成本计算公式氢制氨是一种重要的化工工业过程，用于生产氨气，而氨气是制造肥料、合成纤维和塑料等化工产品的重要原料。
因此，了解氢制氨的成本计算公式对于化工企业的经营管理至关重要。
本文将介绍氢制氨的成本计算公式及其相关知识。
首先，我们需要了解氢制氨的工艺过程。
氢制氨是利用哈贝-博斯曼过程进行的，该过程是利用氢气和氮气在高温高压条件下通过催化剂反应生成氨气。
在这个过程中，氢气和氮气的成本是氢制氨成本的重要组成部分。
氢气的成本可以通过以下公式计算：氢气成本 = 氢气消耗量×氢气单价。
其中，氢气消耗量是指在氢制氨过程中消耗的氢气的量，单位为标准立方米；氢气单价是指单位标准立方米氢气的价格，单位为人民币/标准立方米。
氮气的成本可以通过以下公式计算：氮气成本 = 氮气消耗量×氮气单价。
其中，氮气消耗量是指在氢制氨过程中消耗的氮气的量，单位为标准立方米；氮气单价是指单位标准立方米氮气的价格，单位为人民币/标准立方米。
除了氢气和氮气的成本外，氢制氨的成本还包括了原材料、能源、人工、设备折旧、维护等方面的费用。
这些费用可以通过以下公式计算：氢制氨成本 = 氢气成本 + 氮气成本 + 原材料成本 + 能源成本 + 人工成本 + 设备折旧成本 + 维护成本。
其中，原材料成本是指在氢制氨过程中使用的原材料的成本，包括催化剂、溶剂等；能源成本是指在氢制氨过程中消耗的能源的成本，包括电力、蒸汽等；人工成本是指在氢制氨过程中所需的人工费用；设备折旧成本是指在氢制氨过程中使用的设备的折旧费用；维护成本是指在氢制氨过程中设备的维护费用。
通过以上公式，我们可以计算出氢制氨的成本。
在实际操作中，化工企业需要根据实际情况对每个成本项进行详细的分析和计算，以确保成本的准确性和合理性。
同时，化工企业还需要不断优化生产工艺，降低成本，提高生产效率，以提高企业的竞争力和盈利能力。
除了成本的计算外，化工企业还需要关注氢制氨过程中的安全生产和环保等方面的问题。
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。
不同原料制氢成本分析
元/吨 9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000 23000 25000 27000
中国石化集团公司经济技术研究院
Economics & Development Research Institute (EDRI), SINOPEC
4000
180
6.5 6.0
3500
3000
煤制氢 干气制氢 天然气制氢
5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5
140 120
原煤价格（元/吨）
2500 100 2000 80 1500
2.75元/Nm3
2.0 1.5 1.0
60美元/桶 885元/吨 40美元/桶
60 40 20
1000
1.94元/Nm3
495元/吨
中国石化集团公司经济技术研究院
Economics & Development Research Institute (EDRI), SINOPEC
• 干气制氢成本与天然气制氢成本对比： • 当原油价格为60美元/桶时，干气制氢成本加 回报值约为15609元/吨，相同成本下对应天然气 制氢的天然气价格为2.75元/Nm3。 • 当油价在60美元/桶左右时，天然气制氢与干气制 氢相比成本相当。当原油价格处于高价位 （80~100美元/桶）时，相同成本对应天然气价格 为3.6~4.3元/Nm3，此时天然气制氢与干气制氢相 比具有一定的竞争力。
中国石化集团公司经济技术研究院
Economics & Development Research Institute (EDRI), SINOPEC
• 煤制氢投资强度大大高于干气制氢装置，考虑到 投资的机会成本，比较分析时采用成本加投资回 报（ROI）的方法进行对比，投资回报率按10% 考虑。 • 制氢完全成本+回报每增加1000元/吨时，煤制氢 对应原料煤价增加130元/吨，天然气制氢对应天 然气价格增加0.26元/M3，干气制氢对应原油价格 增加6.8美元/桶，重油制氢对应原油价格增加6.1 美元/桶。
制氢、储运、加注、应用成本测算
制氢、储运、加注、应用成本测算《氢能产业链经济性测算与降本展望》对氢能全产业链的经济性都进行了测算。
在制氢领域，煤制氢在考虑碳捕集后成本约16元/kg；天然气制氢成本约18元/kg；绿氢制氢成本最低可达16元/kg，可与灰氢、与蓝氢平价。
在储运及加注领域，长管拖车气态储运成本约7.79元/kg；35Mpa日加氢量500kg的加氢站满负荷运行，加注成本约11.33元/kg。
假设加氢站承担储运环节，则中游储运+加注环节毛利率约29%。
在应用领域，预计2026年氢燃料重卡与电动重卡平价。
一、我国目前氢能源现状我国氢气年产量超3300万吨，已初步掌握氢能产业链主要技术和工艺。
产能：我国是世界上最大的制氢国，据中国氢能产业联盟与石油和化学规划院的统计，2019年我国氢气产能约4100万吨/年，产量约3342万吨，按照能源管理，换算热值占终端能源总量份额仅 2.7%。
目前国内已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。
企业：全产业链规模以上工业企业超过300家，集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。
总体来看，我国氢能产业仍处于发展初期，但制氢基础良好，政策目标清晰，未来成长空间大。
规划目标：1）到2025年：初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。
燃料电池车辆保有量约5万辆，部署建设一批加氢站。
可再生能源制氢量达到10-20万吨/年，成为新增氢能消费的重要组成部分，实现二氧化碳减排100-200万吨/年。
2）到2030年：形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系，可再生能源制氢广泛应用。
3）到2035年：形成氢能产业体系，构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。
可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升。
降本重点：重点突破“卡脖子”技术，扩大可再生能源制氢规模和应用比重。
氢能技术链条长、难点多，现有技术经济性还不能完全满足实用需求，亟需从氢能制备、储运、加注、燃料电池、氢储能系统等主要环节创新突破，重点突破“卡脖子”技术，降低氢能应用成本。
甲烷化计算书
1 甲烷化单元计算甲烷化单元的主要设备包括预脱硫槽一段反应器、二段反应器、三段反应器、循环压缩机、废热锅炉、分离器等等。
1.1终脱硫装置(脱掉的S类型和反应条件)从低温甲醇洗来的合成气(3.3MPa、37℃，体积流量？)首先进入预脱硫装置上层(HTZ-5、4mm、50m3)发生反应为：H2S+CO2→COS+H2OZnO+H2S→ZnS+H2O从上部脱硫剂床层来，气体温度由37℃升至136℃进入到下部脱硫床层(催化剂为ST-101、4.3×2.5mm、22.1m3)加蒸汽发生水解反应：COS+H2O→H2S+CO22H2+O2→2H2OC2H4+H2→C2H6氧气在与氢气进行的催化反应中被除去，乙烯加氢反应生成乙烷。
气体出终脱硫装置后，气体温度为160℃，经换热器换热上升至220℃准备金入一段甲烷化反应器。
1.2甲烷化反应器CO+3H2→CH4+H2OΔH0(298)=-206.2kJ/molCO2+4H2→CH4+2H2OΔH0(298)=-165.0kJ/molCO+H2O→CO2+H2C2H6+H2→2CH4NiO+H2→Ni+H2O ΔH0(298)=2.55kJ/molNiO+CO→Ni+CO2ΔH0(298)=-30.25kJ/mol从预脱硫装置出来的合成气随即经过废热锅炉换热，由循环增压机打入一段反应器。
一段反应器采用绝热式固定床反应器。
甲烷化反应器的计算过程如下：一、1.空间速度S V =V ON /V R （式1.1-1）（式1.1-2） H=24RV D π（式1.1-3） 式中：V R —甲烷化催化剂床层体积（m 3）； V ON --原料气体积流量（标）（Nm 3/h ）； S V —催化剂空速(h -1)；d —反应器直径（m ）； H —反应器高度（m ）；2.接触时间τ=V R ε/V 0式中：V 0—反应条件下，反应物体积流量；ε—床层孔隙率；∵PV=nRT ，p 0V on =NRT 0∴V 0=V ON Tp 0/T 0p 代入τ=εV ON V R Tp 0PT 0=εS v Tp 0PT 0T 0=273K ，p 0=101.3×103Pa 3.空时收率S W =W G /W S意义：反应物流经床层时，单位质量或（体积）催化剂在单位时间内所获得的目的产物量。
ＰＯＸ制氢中氢气深度净化工艺的选择
ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＥＳＩＧＮ化工设计２０２０，３０（５）ＰＯＸ制氢中氢气深度净化工艺的选择王文宾 侯世杰 杨书春 成都益志科技有限责任公司 成都 ６１００３７摘要 对炼化项目中ＰＯＸ制氢两种主要的氢气深度净化工艺———变压吸附和甲烷化进行工艺和经济分析对比。
研究发现变压吸附在产品氢纯度、氢气收率和制氢成本方面均优于甲烷化。
因此，变压吸附是炼化项目ＰＯＸ制氢氢气深度净化的优化工艺。
在同样的原料气条件和产品氢纯度要求下，二段变压吸附较一段变压吸附有更高的氢气收率和更低的制氢成本。
从投资和操作综合考虑，二段变压吸附经济效益最好，优于一段变压吸附和甲烷化。
关键词 变压吸附 甲烷化 氢气王文宾：高级工程师，注册化工工程师。
２０１１年毕业于厦门大学化学工艺专业获硕士学位。
研究方向：变压吸附工艺开发与设计。
联系电话：１８７８２９５５５３５，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｅｎｂｉｎｗａｎｇｃｄｓｃ＠ｓｉｎａ ｃｏｍ。
氢气是炼油过程中最重要的大宗原料之一。
在炼化项目中，通常用煤、轻烃、天然气等原料进行大规模制氢。
由于煤廉价易得，近年来国内新建的千万吨级大型炼化项目基本都将ＰＯＸ制氢作为全厂供氢的主要来源。
ＰＯＸ制氢通常以煤为原料，经过气化、变换、净化得到满足下游用户工艺要求的氢气。
由于原料煤性质和气化工艺的不同，粗煤气的组成和组分含量有一定的差异。
再加上净化工艺的不同，净化气后的产品氢气组成存在较大的差异。
１ 氢气净化炼化项目ＰＯＸ氢气净化是为了除去氢气中ＣＯ、ＣＯ２和Ｈ２Ｓ。
可分为初步净化（脱除大部分ＣＯ２和Ｈ２Ｓ）和深度净化（脱除微量的ＣＯ和ＣＯ２）。
１ １ 氢气初步净化工艺由于低温甲醇洗工艺可以同时脱ＣＯ２和Ｈ２Ｓ，在氢气初步净化中具有较大的综合优势。
目前已成为大型炼化、合成氨等项目氢气初步净化的优化工艺，本文不再进行重复讨论和对比。
以下深度净化原料气均按低温甲醇洗初步净化气考虑。
１ ２ 氢气深度净化工艺炼化项目中，对于来自ＰＯＸ装置的氢气深度净化主要是指微量ＣＯ和ＣＯ２的脱除。
甲烷制氢计算说明书
前言氢气是一种重要的工业产品，它广泛用于石油、化工、建材、冶金、电子、医药、电力、轻工、气象、交通等工业部门和服务部门，由于使用要求的不同，这些部门对氢气的纯度、对所含杂质的种类和含量都有不相同的要求，特别是改革开放以来，随着工业化的进程，大量高精产品的投产，对高纯度的需求量正逐步加大，等等对制氢工艺和装置的效率、经济性、灵活性、安全都提出了更高的要求，同时也促进了新型工艺、高效率装置的开发和投产。
依据原料及工艺路线的不同，目前氢气主要由以下几种方法获得：①电解水法；②氯碱工业中电解食盐水副产氢气；③烃类水蒸气转化法；④烃类部分氧化法；⑤煤气化和煤水蒸气转化法；⑥氨或甲醇催化裂解法；⑦石油炼制与石油化工过程中的各种副产氢；等等。
其中烃类水蒸气转化法是世界上应用最普遍的方法，但该方法适用于化肥及石油化工工业上大规模用氢的场合，工艺路线复杂，流程长，投资大。
随着精细化工的行业的发展，当其氢气用量在200～3000m3/h时，甲醇蒸气转化制氢技术表现出很好的技术经济指标，受到许多国家的重视。
甲醇蒸气转化制氢具有以下特点：（1）与大规模的天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢相比，投资省，能耗低。
（2）与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。
（3）所用原料甲醇易得，运输、贮存方便。
（4）可以做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。
对于中小规模的用氢场合，在没有工业含氢尾气的情况下，甲醇蒸气转化及变压吸附的制氢路线是一较好的选择。
本设计采用甲醇裂解+吸收法脱二氧化碳+变压吸附工艺，增加吸收法的目的是为了提高氢气的回收率，同时在需要二氧化碳时，也可以方便的得到高纯度的二氧化碳。
目录1．设计任务书 (3)2．甲醇制氢工艺设计 (4)2.1 甲醇制氢工艺流程 (4)2.2 物料衡算 (4)2.3 热量衡算 (6)3．预热器设计 (9)3.1 工艺计算 (9)3.2 结构设计 (13)4．管道设计………………………………………....…5．自控设计………………………………………....…6．技术经济评价、环境评价………………………7．结束语………………………………………....……8．致谢………………………………………....………9．参考文献………………………………………....…附录：1.反应器装配图，零件图2.管道平面布置图3.设备平面布置图4.管道仪表流程图5.管道空视图6.单参数控制方案图1、设计任务书2、甲醇制氢工艺设计2.1 甲醇制氢工艺流程甲醇制氢的物料流程如图1－2。
氢气成本 元 立方
氢气成本元立方氢气是一种清洁、高效、可再生的能源，赢得了越来越多的关注和重视。
目前，中国已经建成了一批氢能产业基地，以及一些氢能装备制造企业。
然而，氢气的成本一直是氢能发展的一个瓶颈。
那么，氢气的成本到底是多少呢？首先，我们需要了解氢气的生产方式。
目前主要有三种生产方式：热化学法、电解法和生物法。
其中，电解法是目前商业应用最广的生产氢气的方式，而且未来也将是氢气生产的主流方式。
电解法将水分解成氢气和氧气，需要使用电力驱动反应，因此氢气的生产成本与电力价格和气体制氧的能耗有关。
那么，氢气的成本是多少呢？一般而言，氢气的成本分为生产成本和送气成本。
生产成本是指将水电解成氢气的成本，从技术角度来看，目前生产氢气的成本在1.5-5元/立方米之间，这个价格会根据不同生产技术进行浮动。
而随着氢气生产技术的不断完善和产量的不断增加，氢气的生产成本也有望进一步降低。
送气成本则是指氢气从氢气生产基地运往使用场所的成本，这个成本因为物流、人力、设备和工艺等多种因素而异，一般此类成本约为生产成本的1/3。
换言之，氢气的成本主要取决于氢气的生产技术和能源成本，以及送气成本等因素。
此外，氢气的成本还受到政策的影响。
为了推动氢能产业的发展，政府在税收、财政补贴、用能政策等方面进行了大力支持。
这些政策不仅可以帮助降低氢气的生产成本，还可以推动氢气的应用市场进一步扩大。
综合来看，目前氢气的成本仍然较高，但随着技术的进步、政策的支持和市场的扩大，氢气的成本有望进一步降低。
同时，氢能源具有丰富的来源（如太阳能和水能等），并且是一种极其清洁的能源，未来几十年内，氢气生产和应用的规模和市场前景仍将十分广阔。
我国各种制氢技术的成本有多高？
我国各种制氢技术的成本有多高？
主要制氢方式的氢气成本中，煤制氢成本最低，约8～10元/kgH2，其中CAPEX占比接近50%，燃料成本占15%～20%。
天然气制氢成本约12元/kgH2，其中燃料成本是成本构成的主要部分，占比达45%～75%。
电网制氢因电价过高，经济可行度较低，且我国以煤电为主的特点使电网制氢的碳排放强度大，单位质量氢气碳排放为天然气制氢的3倍以上。
可再生能源制氢成本约20元/kgH2，电的成本占总成本约60%，CAPEX占约34%。
除此之外，预计大规模的工业尾气制氢的氢气成本约为11.3元/kgH2，6000m3/h制氢规模的甲醇制氢，在甲醇价格为3元/kg的情况下的氢气成本约21.3元/kgH2。
整体而言，制氢成本的顺序为：煤制氢＜工业尾气制氢＜天然气制氢＜可再生能源制氢＜甲醇制氢＜电网制氢。
标签：制氢方式氢气成本煤制氢。
城市燃气脱碳王牌——“合成甲烷”的胜算
城市燃气脱碳王牌——“合成甲烷”的胜算本文2523字，阅读约需6分钟摘要：2020年10月，日本政府提出“2050年碳中和”（脱碳）目标。
为实现这一目标，新能源技术的研究开发备受关注，以天然气为原料的城市燃气领域也是其中之一。
东京瓦斯和大阪瓦斯致力于“合成甲烷”的实用化，其成分与天然气基本相同，但由于能够以环境中的CO2作为原料，因此即使燃烧也不会增加CO2总排放。
这一技术被成为“甲烷化”东京瓦斯的执行董事矢加部久孝（氢·碳管理技术战略部长）表示：“（如果甲烷化投入实际使用）将有望助力难以进行电气化改造且需要高温热量的领域实现脱碳化。
”该技术的另一个优势是可以直接使用液化天然气（LNG）运输船和城市燃气管道等现有设备。
本文对主导研发的东京瓦斯和大阪瓦斯进行了采访，探讨甲烷化实用化面临的课题。
关键字：甲烷化、合成甲烷、城市燃气脱碳、SOEC甲烷化、能源转换、新能源技术、碳中和力争2030年置换1%的城市燃气2022年3月，甲烷化实证设施在东京瓦斯横滨研究所的一角启动运行。
以氢气和二氧化碳为原料，利用现有的“萨巴蒂尔反应”技术制造城市燃气的主要成分——甲烷。
在高约9.2米的塔状建筑中，纵向排列着被称为反应器的筒状装置。
使用催化剂的化学合成技术可以将98%的输入CO2转化为甲烷。
该实证设备由日立造船制作。
东京瓦斯内新设的甲烷化实证设备该设备甲烷生产能力为每小时12.5标准立方米，相当于一般家庭260户的使用量。
虽然还只是小规模设备，但东京瓦斯已通过实证实验证实了该设备可以制得高纯度甲烷。
今后，计划在研究所内逐步运行太阳能发电设备和制氢用水电解设备，并于2023年1月启动从附近垃圾焚烧厂的废气中分离和回收二氧化碳从而进行甲烷化的实验。
2020年代中期，东京瓦斯将在日本的工业园区等进行每小时产量为数百标准立方米的中式实验，制成的合成甲烷将被注入管道并用作城市燃气。
此外，将在海外设置量产设备，并进口制得的合成甲烷，计划到2030年将城市燃气中的1%置换为合成甲烷。
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氢气甲烷化成本
氢气甲烷化是一种重要的化学反应，可以将氢气和甲烷转化为一种更加高效的燃料。
然而，这种反应的成本一直是一个关注的焦点。
在本文中，我们将探讨氢气甲烷化的成本问题，并分析其影响因素。
首先，氢气甲烷化的成本主要由以下几个方面组成：原材料成本、能源成本、劳动力成本、设备成本和环保成本等。
其中，原材料成本和能源成本是影响氢气甲烷化成本的主要因素。
在原材料方面，氢气和甲烷是氢气甲烷化反应的主要原料。
目前，氢气和甲烷的价格相对较高，这也导致了氢气甲烷化成本的上升。
此外，氢气和甲烷的纯度也会影响成本，因为高纯度的原材料价格更高。
在能源方面，氢气甲烷化反应需要消耗大量的能源，如电力、天然气等。
因此，能源价格的波动也会直接影响到氢气甲烷化成本。
此外，能源的供应稳定性也是一个重要的问题，因为能源供应不稳定会导致生产过程中出现停工等问题，进而影响到成本。
除了原材料和能源成本外，劳动力成本也是影响氢气甲烷化成本的因素之一。
在生产过程中，需要大量的人力投入，包括生
产工人、技术人员等。
因此，劳动力成本也会对氢气甲烷化成本产生一定的影响。
设备成本也是影响氢气甲烷化成本的重要因素之一。
在生产过程中，需要使用各种设备和仪器，这些设备和仪器的价格也会直接影响到成本。
此外，设备的维护和更新也需要一定的投入，这也会增加成本。
最后，环保成本也是影响氢气甲烷化成本的重要因素之一。
随着环保意识的提高，生产过程中需要遵守更加严格的环保标准。
这不仅需要增加环保设备投入，还需要增加环保人员投入和环保检测等方面的投入。
这些环保投入也会直接影响到氢气甲烷化成本。
综上所述，氢气甲烷化成本受到多方面因素的影响，其中原材料成本和能源成本是影响最为显著的因素。
在未来，随着新能源技术的不断发展和应用，氢气甲烷化成本也有望得到进一步降低。