天然气制氢行业分析

天然气制氢行业分析

一、氢气工业应用和发展作为一种重要的石油化工原料，用于生产合成氨、甲醇以及石油炼制过程的加氢反应。还大量运用于电子工业、冶金工业、食品工业、浮法玻璃、精细有机合成航空航天工业等领域。石油化工，是现代炼油工业和化学工业的基本原料之一，广泛范围内氢以多种形式用于化学工业。合成氨、甲醇用的氢大部分是由天然气、石脑油或重油的蒸汽转化或部分氧化制取。。石油炼制工业用氢量仅次于合成氨。

国家宏观产业结构的调整为氢气提供了良好的发展空间，政府大力支持节能降耗，环境友好项目，限制和淘汰落后工艺技术，新技术新工艺的推广，大大增加了氢气在工业领域的需求。

食品、能源和健康护理等新兴行业市场的需求带动了氢气市场的高速增长，是工业气体中市场增长率较快的品种之一，新兴行业需求复合年增长率超过30%。

在最近国际工业气体会议上，全球空分领域巨头美国AP 公司CEO对氢气在各个领域的应用空间，用了“无可限量”来形容。

二、制氢技术原理概述

天然气制氢由天然气蒸汽转化制转化气和变压吸附(PSA)提纯氢气(H2)两部分组成，压缩并脱硫后天然气与水蒸汽混合后，在镍催化剂的作用下于820~950℃将天然气物质转化为氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的转化气，转化气可以通过变换将一氧化碳(CO)变换为氢气(H2)，成为变换气，然后，转化气或者变换气通过变压吸附(PSA)过程，得到高纯度的氢气(H2)。

自然界氢多以化合态存，要实现氢大规模应用，须首先解决氢源问题。美国能源部对氢能展望时指出：出于对全球气候变化和能源安全关注，未来20年氢将特定市场应用上取突破，并最终氢能和电能将来自可再生能源。但化石能源这期间将仍然是主要过渡资源。，尽管化石燃料储量有限，制氢过程对环境造成污染，但更为先进化石资源制氢技术作为一种过渡工艺，仍将未来20年制氢工艺中发挥最重要作用。化石资源制氢以天然气制氢最为经济与合理，世界约一半氢是天然气蒸汽重整工艺生产，该过程生产技术较为成熟，但能耗高、生产成本高，设备投资大，研究开发廉价天然气制氢新工艺和新技术具有重大意义。

三、天然气制氢的工业技术和正拓模式

目前，国际上制氢技术在各个领域已得到广泛的应用，有影响力的有美国空气化工产品公司（Air Products）、法国的德希尼布(Tcchnip)，德国的鲁奇(Lurgi)、林德(L1nde)等。

国内制氢行业制氢在原料和工艺上可有多种选择，主要采用电解水、甲醇裂解、煤制氢、氨分解等生产工艺，尤其在中小氢用量市场，成本高，污染重，危险性高等弊端，面临淘汰和改造。具有代表的是以生产加压水电解制氢装置的718所、以生产氨分解制氢装置的苏净集团，以变压吸附（PSA）制氢气的上海华西公司，还有四川亚联高科技等。

天然气制氢气常用于大规模的氢气供应场合，例如

10000m3/h以上的氢气供应量。我们根据中国氢气用户分散而且规模较小的特点，开发了低投资和低消耗的天然气蒸汽转化制氢技术，非常适合中小规模的氢气需求场合。在天然气丰富的地区，天然气制氢是最好的选择。天然气制氢具有生产率高总能耗低等优点，在现今和未来具有很大竞争力。

但是目前：

国内制氢行业是以各种工艺的制氢设备生产为主，还停留在工艺技术研发改进、设备生产商的基础上；

现有的大型、特大型天然气制氢装置多为国外引进技术，核心技术蒸汽转化工序仍需要采用因外的先进工艺技术；

而企业用户也是采购设备回来，自己装备、运营管理，设备生产厂商们还缺乏对不同客户尤其是中小规模企业客户的一套合理、高效、符合节能环保要求的天然气制氢设计、装置、运营的管理模式；

不符合未来制氢行业尤其是中小规模天然气制氢行业的专业化外包趋势；

工信部已经开始要求在京津塘地区，工业生产企业制氢外包给专业化制氢公司。

正拓公司与河北化工院及华西所开发的中小规模制氢工艺技术、装置流程、运营管理模式（其中制氢工艺技术正拓公司名义申报新技术应用专利），具有工业应用的成熟条件和成功案例，整体水平达到国外技术水平，部分甚至超过国外水平，制氢装置工艺可靠，原料、燃料单耗和主要性能能量指标均已达到和超过国际先进水平，是国内唯一一家以投资+设计+建设+运营管理模式运行的天然气制氢气体服务商。

工业制氢方式比较

四、结论

天然气作为优质、清洁的制氢原料，不仅生产过程环保，无污排放，其生产的氢气成本也较低廉。以正拓公司5年前设计并由正拓装备、运营的湖南株洲硬质合金集团有限公司天然气制氢装置为例，用天然气制氢替代水电解制氢，每年可为公司节约运行成本上千万元，不仅是正拓公司投资+设计+建设+

运营管理模式的成功，而且由于减少煤电消耗，间接的减少了温室气体的排放，经济效益和社会效益极为可观.