焦化和氯堿工業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的長(zhǎng)三角地區(qū)有相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)業(yè)規(guī)模,上海市工業(yè)產(chǎn)氫供氫能力近50萬(wàn)噸/年。上海市規(guī)模最大的氫能供應(yīng)基地預(yù)計(jì)于今年8月啟動(dòng),其上游原料全部為化工區(qū)企業(yè)的副產(chǎn)氫,再經(jīng)過(guò)提純后成為燃料電池汽車可使用的高純氫。
國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035年)》提出,到2025年,將初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系。
工業(yè)副產(chǎn)氫能從氫能市場(chǎng)中切取多大的蛋糕?隨著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)逐漸開始重視副產(chǎn)氫的價(jià)值,工業(yè)副產(chǎn)氫提升空間不斷加大,在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期和中期的氫源供給中被寄予厚望。業(yè)內(nèi)認(rèn)為,在氫能發(fā)展初期可優(yōu)先利用焦化、氯堿等工業(yè)副產(chǎn)氫作為氫源,具有低成本和供應(yīng)充足的優(yōu)勢(shì),在氫能發(fā)展初期快速培育市場(chǎng),成為在完成綠氫替代前的重要過(guò)渡手段。
可利用潛在增量巨大
氫能與化工產(chǎn)業(yè)似乎天生具有淵源:氫不但是有機(jī)化工產(chǎn)品的構(gòu)成元素,也是化工生產(chǎn)的重要副產(chǎn)品。
煤制氫之外,工業(yè)副產(chǎn)氫是我國(guó)一大主要?dú)錃鈦?lái)源途徑。石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院能源化工處副處長(zhǎng)劉思明介紹,工業(yè)副產(chǎn)氫是指現(xiàn)有工業(yè)在生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)品的過(guò)程中生成的氫氣,目前主要形式有燒堿(氫氧化鈉)行業(yè)副產(chǎn)氫氣、鋼鐵高爐煤氣可分離回收副產(chǎn)氫氣、焦炭生產(chǎn)過(guò)程中的焦?fàn)t煤氣可分離回收氫氣、石化工業(yè)中的乙烯和丙烯生產(chǎn)裝置可回收氫氣。
我國(guó)是全球最大的焦炭生產(chǎn)國(guó),每生產(chǎn)一噸焦炭的同時(shí)可產(chǎn)生350—450立方米焦?fàn)t煤氣,焦?fàn)t煤氣中氫氣含量約占超過(guò)一半。每生產(chǎn)一噸燒堿,將會(huì)產(chǎn)生 278立方米的副產(chǎn)氫氣。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)氯堿、煉焦以及化工等行業(yè)有大量工業(yè)副產(chǎn)氫資源,可滿足近期和中期氫氣的增量需求。
此外,工業(yè)副產(chǎn)氣制氫相較于化石燃料制氫流程短,能耗低,且與工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合緊密,配套公輔設(shè)施齊全,下游氫氣利用和儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施較為完善,因?yàn)楣I(yè)副產(chǎn)氣被認(rèn)為是目前較為理想的氫氣來(lái)源。
氯堿副產(chǎn)氫具有產(chǎn)品純度高、原料豐富、技術(shù)成熟、減排效益高以及開發(fā)空間大等優(yōu)勢(shì)。作為全國(guó)最大的氯堿生產(chǎn)基地之一的山東齊魯石化公司,有著電解工業(yè)原鹽生產(chǎn)氫氣的成熟技術(shù)。2021年12月30日,齊魯石化首套氫氣壓縮充裝項(xiàng)目全面建成進(jìn)入試運(yùn)行階段。項(xiàng)目建成投用后,每年可外供氫氣1000萬(wàn)立方米,約可供一萬(wàn)輛轎車分別行駛近一萬(wàn)公里。
專家介紹,在技術(shù)成熟度上,我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)制氫關(guān)鍵技術(shù)主要是原料轉(zhuǎn)化、變換、凈化、分離,具有先進(jìn)成熟可靠的自主技術(shù),整體技術(shù)和裝備能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,并且已經(jīng)大量用于煤化工、焦化和煉油等領(lǐng)域。
在地理上說(shuō),與未來(lái)在大型風(fēng)光基地可再生能源電解水的西北地區(qū)相比,工業(yè)副產(chǎn)氫幾乎可以覆蓋京津冀、長(zhǎng)三角和廣東地區(qū),與氫能示范區(qū)域匹配,可以提供相對(duì)低成本的氫能。
化工大省山東“搶灘”產(chǎn)氫高地
近年來(lái)隨著氫能的發(fā)展需要,工業(yè)副產(chǎn)氣制氫越來(lái)越受到重視?;ぎa(chǎn)業(yè)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)以及大型石化、焦化企業(yè)紛紛布局氫能產(chǎn)業(yè)。
以中石化、中石油、中海油、國(guó)家能源集團(tuán)等為代表的石化、煤化工企業(yè)先后布局和建設(shè)了工業(yè)副產(chǎn)氣制氫裝置。中石油華北石化分公司已建成500Nm3/h副產(chǎn)氫提純裝置,每天滿負(fù)荷生產(chǎn)可產(chǎn)出純度接近100%的氫氣4750~5500kg,可為近千輛氫燃料電池車提供服務(wù)。
作為全國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)第一個(gè)省級(jí)系統(tǒng)性規(guī)劃,《山東省氫能產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2020—2030年)》提出打造“中國(guó)氫谷”“東方氫島”兩大品牌,培育壯大“魯氫經(jīng)濟(jì)帶”,成為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際知名的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展高地。
山東如此大手筆,有著強(qiáng)大底氣。山東氯堿、焦化等行業(yè)副產(chǎn)氫資源豐富,發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)初步測(cè)算,全省年產(chǎn)氫氣260萬(wàn)噸左右居全國(guó)首位,大部分均為工業(yè)副產(chǎn)氫,品質(zhì)較好、價(jià)格低,具備大規(guī)模利用的成本優(yōu)勢(shì)。
在氫氣制取方面,《山東省氫能產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2020—2030年)》指出,充分發(fā)揮全省工業(yè)副產(chǎn)氫資源優(yōu)勢(shì),加快氫能提純利用與儲(chǔ)運(yùn)裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展,既可以提高資源利用效率,也能夠?yàn)樯綎|省和京津冀等周邊地區(qū)提供較穩(wěn)定的氫源保障。
此外,上述規(guī)劃中提出實(shí)施基礎(chǔ)保障工程,鼓勵(lì)省內(nèi)用氫與供氫企業(yè)合作,就近使用廉價(jià)副產(chǎn)氫,確保氫氣資源的穩(wěn)定供給,這一基礎(chǔ)保障工程已得到該省部分化工企業(yè)響應(yīng)。目前,山東省初步形成了以濱化集團(tuán)、山東?;?、泰山鋼鐵、青島煉化等龍頭企業(yè)為主的工業(yè)副產(chǎn)氫供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。
不只是山東,6月7日,河北省唐山市人民政府印發(fā)了《唐山市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案》,提出結(jié)合京津冀區(qū)域氫燃料電池汽車發(fā)展情況,建立工業(yè)副產(chǎn)氫為主、可再生能源制氫為輔的多元化制氫產(chǎn)業(yè)體系。開展工業(yè)副產(chǎn)氫提純,將焦化企業(yè)焦?fàn)t煤氣高效利用與制氫結(jié)合起來(lái),推進(jìn)低成本、規(guī)模化制氫,逐步降低制氫成本。
是綠氫替代前規(guī)?;瘧?yīng)用的最經(jīng)濟(jì)方式
無(wú)論是氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展,還是化工行業(yè)生產(chǎn)大宗基礎(chǔ)產(chǎn)品,成本控制要求是必須考慮的因素。盡管可再生能源電解水制取的“綠氫”是公認(rèn)的最終方向和目標(biāo),但在當(dāng)前環(huán)境下,受限于技術(shù)和成本等原因,還未實(shí)現(xiàn)規(guī)?;l(fā)展。
“受資源分布和地域的限制,以及氫氣大規(guī)模儲(chǔ)存和長(zhǎng)距離運(yùn)送技術(shù)的制約,可再生能源直接、間接制氫技術(shù)還無(wú)法在現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。在碳達(dá)峰、碳中和大背景下,工業(yè)副產(chǎn)氣制氫將成為在可再生能源制氫完全替代前,實(shí)現(xiàn)氫能規(guī)?;瘧?yīng)用的有效方式和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。”西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司工業(yè)排放氣綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授級(jí)高級(jí)工程師陳健表示。
由于煤制氫會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳,在考慮碳交易價(jià)格的情況下,其制氫成本將有所上升。考慮二氧化碳排放和碳交易成本等因素,與煤制氫、天然氣制氫、甲醇制氫和電解水制氫相比,現(xiàn)階段下工業(yè)副產(chǎn)氣制氫的綜合成本優(yōu)勢(shì)更加明顯。
以焦?fàn)t氣制氫為例,目前,焦?fàn)t氣直接提氫項(xiàng)目投資較低,比直接使用天然氣和煤炭制氫等方式在成本上更具優(yōu)勢(shì),是大規(guī)模、高效、低成本生產(chǎn)廉價(jià)氫氣的有效途徑,在我國(guó)具備良好的發(fā)展條件。采用焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化制氫的方式雖然增加了焦?fàn)t氣凈化過(guò)程,增加了能耗、碳排放和成本,但氫產(chǎn)量大幅提升,且焦?fàn)t氣成本遠(yuǎn)低于天然氣價(jià)格,相較于天然氣制氫仍具有成本優(yōu)勢(shì)。未來(lái)隨著氫能產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸環(huán)節(jié)成本下降,焦?fàn)t氣制氫將具有更好的發(fā)展前景。
劉思明建議,由于國(guó)家對(duì)氫能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展采用有選擇性的局部支持政策,近期氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快的地市應(yīng)充分借力工業(yè)副產(chǎn)氫,使氫能產(chǎn)業(yè)在發(fā)展初期能夠依托工業(yè)副產(chǎn)氫的低成本,快速培育下游市場(chǎng)規(guī)模。到2030年前,我國(guó)工業(yè)副產(chǎn)氫將成為在完成綠氫替代前,培育氫能終端市場(chǎng)的重要過(guò)渡手段,并通過(guò)引入CCUS等技術(shù),使工業(yè)副產(chǎn)氫成為真正的“藍(lán)氫”。通過(guò)提升工業(yè)副產(chǎn)氫在能源領(lǐng)域的應(yīng)用比例,將顯著提升工業(yè)副產(chǎn)氫氣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。同時(shí),通過(guò)氫能源對(duì)化工、鋼鐵等行業(yè)的改造,助力傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的節(jié)能降碳效果。
原標(biāo)題:工業(yè)副產(chǎn)氫:“綠氫”替代前被寄厚望