工业制氢气方案总结报告 20141223 - 图文(2)

2019-04-22 16:41

很不稳定。 (3)膜分离法

膜分离法,就是借助膜的选择渗透作用,在外界能量或化学位差的作用下,对多组分混合进行分离、分级、提纯和富集。在大多数膜分离过程中,物质不发生相变化,不需用分离剂、吸附剂或吸收剂,分离系数较大,可在室温操作,因此该分离过程具有节能、高效的优点。气体膜分离,就是以气体压力为推动力,借助于膜的选择性渗透作用而使气体分离,已广泛应用于从空气中富集氧、浓缩氮、天然气的分离、合成氨弛放气中氢的回收以及工业废气中酸性气体的脱除等领域。气体膜分离在具体应用时,必须将其装配成各种膜组件,即膜分离器。根据生产需要,可将数个膜分离器并联或串联,并与气体预处理设备组合成气体膜分离成套装备。

表1 氢气提纯方法及特点

三、各制氢方案的成本概况、特点

表2 制氢方法成本及特点 方法 甲醇法 氨裂解法 水解法 甲烷法 氢气成本(元/立方) 2~2.8 2.5~3 3.5~5 1.6~2.3 特点 工艺和操作简单、投资小、规模小、建设周期短、生产连续性和稳定性好、污染小、氢气成本高 操作简单、投资和规模较大、连续性和稳定性好、污染小、氢气成本中等 工艺和操作相对复杂、投资大、规模大、建设周期长、污染较大、氢气成本低 煤焦化法 煤气化法 炼厂干气法 轻油法 重油法

1.5左右 1.2左右 1.3左右 1.3左右 1.5左右

四、制氢成本

1、天然气制氢

表3 天然气法制1Nm3 H2(99.99%)所需原料及成本

原料与能耗 天然气 电耗 0.73 0.146 除盐水 0.01 0.017 氢气成本 2.563 取制氢装置规模10000m3/h,天然气制氢项目总投资约为6000万元。原料气不同价格下的氢气生产成本如表4。

表4 不同天然气价格下的制氢成本 用量 30.6 Nm(原料天然气0.48 Nm3,燃烧用天然气0.12 Nm3) 0.2 kW·h 1.7 kg 单价(元) 4 合计(元) 2.4 天然气价格(元/m3) 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 氢气成本(元/m3) 1.0 1.1 1.3 1.4 1.5 1.7 1.8 1.9 2.1 在天然气价格为4元/m3时,制氢成本约为2.167元/m3。

2、水电解制氢

表5 水电解制1Nm3 H2(99.99%)所需原料及成本

原料与能耗 电耗 除盐水 氢气成本 3、甲醇制氢

用量 5.5 kW·h 0.82 单价(元) 0.73 0.01 合计(元) 4.015 0.008 4.023 表6 甲醇分解制1Nm3 H2(99.99%)所需原料及成本 原料与能耗 用量 单价(元) 甲醇 0.59~0.62 kg 2.45 除盐水 0.3~0.45 kg 0.01 电耗 0.1~0.15 kW·h 0.73 冷却水 30~90 kg 0.0032 燃料(煤)11710~17564 kJ 动力煤(5500大卡,23MJ/kg)521元/吨 氢气成本

合计(元) 1.4455~1.519 0.003~0.0045 0.073~0.1095 0.096~0.288 0.2653~0.3979 1.883~2.319 以制氢规模4000m3/h计算,甲醇制氢项目总投资1500万元。不同原料价格下的生产成本如表7。

表7 不同甲醇价格下的制氢成本 甲醇价格(元/t) 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 氢气成本(元/m3) 1.27 1.37 1.47 1.57 1.67 1.77 1.87 1.97 2.07 在甲醇价格为2450元/t时,制氢成本约为1.695元/m3。

4、氨制氢

表8 氨裂解制1Nm3 H2(99.99%)所需原料及成本 原料与能耗 用量 单价(元) 合计(元) 液氨 0.6kg 2.5 1.5 电耗 1.4kW·h 0.73 1.022 工业水 75kg 0.0032 0.24 氢气成本 2.762 5、煤焦气化制氢

以制氢规模10000 m3/h为例,该种工艺制氢总投资需9000万元。3种原料下的煤焦气化技术生产成本对比,如表9所示。

表9 三种原料煤焦气化技术制氢成本 原料价格(元/t) 焦炭制氢成本 (元/m3) 白煤制氢成本 (元/m3) 型煤制氢成本 (元/m3) 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 1.19 1.38 1.57 1.76 1.94 2.13 2.32 2.51 2.70 1.17 1.35 1.53 1.71 1.89 2.07 2.24 2.42 2.60 1.11 1.31 1.41 1.51 1.91 2.11 2.31 2.51 2.71 焦炭价格1000元/t,制氢成本1.76元/m3。白煤价格600~800元/t,制氢成本1.35~1.53元/m3。型煤价格850元/t,制氢成本1.43元/m3。

五、参考建议

1、装置比较齐全的炼油厂,干气量广泛且量大,用炼厂干气制氢比较合算 。 2、小的精细化工厂,如生产卤化烃的装置,用氢量不大,可用甲醇制氢,工艺比较简单,投资少,建成周期也短。

3、靠近煤矿或者煤炭运输方便的地方,用氢量又很大,可考虑煤制氢。 4、电解氢虽不能做为制氢的主要手段,但生产装置附近有以盐化工为主的单位,可以考虑购买电解氢。


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