韓大明，劉 瑩，孫小會(huì)

(河南省煤氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司義馬氣化廠，河南義馬 472300)

煤制氫氣工藝路線技術(shù)經(jīng)濟(jì)性探討

韓大明，劉 瑩，孫小會(huì)

(河南省煤氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司義馬氣化廠，河南義馬 472300)

提出了煤制氫氣不同的工藝路線，對(duì)比各工藝煤制氫的特點(diǎn)，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，提出SE-東方爐氣化技術(shù)是重要的煤制氫工藝路線選擇。

煤制氫氣;工藝路線;技術(shù)經(jīng)濟(jì)性

0 前言

我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量豐富，石油和天然氣相對(duì)較少，決定了以煤為原料生產(chǎn)替代石油和天然氣的能源是不可或缺的。煤炭資源的轉(zhuǎn)化過(guò)程帶來(lái)了很大的環(huán)境問(wèn)題，隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，我國(guó)加強(qiáng)了對(duì)環(huán)境污染的防治，這就決定了煤炭的轉(zhuǎn)化需要清潔轉(zhuǎn)化，煤氣化制氫是其中重要的一個(gè)選擇。

1 煤制氫工藝路線

氣化技術(shù)的選擇一般考慮以下幾個(gè)因素:煤種煤質(zhì)、煤氣化最終產(chǎn)品、規(guī)模以及環(huán)境影響。目前，廣泛應(yīng)用的煤氣化技術(shù)有固定床氣化、流化床氣化及氣流床氣化。

1.1 固定床氣化

固定床氣化技術(shù)是以蒸汽、氧氣為氣化劑，將固體燃料轉(zhuǎn)化成煤氣的過(guò)程。代表性氣化爐主要是碎煤加壓氣化爐。碎煤加壓氣化爐是國(guó)內(nèi)操作最穩(wěn)定、技術(shù)最成熟的煤氣化技術(shù)之一，具有煤種適應(yīng)性廣泛、合成氣中富含CH4、副產(chǎn)品多、氧耗低、單爐生產(chǎn)能力低、占地面積大及廢水處理費(fèi)用高的特點(diǎn)。

1.2 流化床氣化

流化床氣化最重要的特點(diǎn)是氣化劑和固體燃料進(jìn)入一個(gè)高溫的顆粒流化床。氣體和燃料強(qiáng)烈混合，爐內(nèi)各點(diǎn)溫度非常均勻，故操作簡(jiǎn)單，只需控制好氣化劑和燃料的比例即可。代表性氣化爐為UGAS氣化爐，具有氣化強(qiáng)度高、氣化劑與燃料之間的傳熱傳質(zhì)效率高及產(chǎn)品氣體熱值高的特點(diǎn)。

1.3 氣流床氣化

氣流床氣化使用極細(xì)的粉煤為原料，在氣化爐內(nèi)細(xì)顆粒粉煤分散懸浮于高速氣流中，并隨之并行流動(dòng)，這種狀態(tài)稱為氣流床。氣流床氣化進(jìn)料方式分為干法進(jìn)料(干煤粉)及濕法進(jìn)料(水煤漿)兩種。干煤粉氣化代表性氣化爐為Shell、WHG、SE-東方爐;水煤漿氣化代表性氣化爐為GE氣化爐、四噴嘴爐。氣流床氣化爐與其他氣化爐相比，具有有效氣成分高、單爐氣化能力高、氣化反應(yīng)速度極快、廢水量少、處理簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的特點(diǎn)。

三種不同的氣化技術(shù)成熟可靠，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。在煤制氫工藝選擇中，應(yīng)綜合考慮各方面因素，選擇最佳的工藝。

2 不同氣化工藝制氫的合成氣組成

固定床、流化床及氣流床不同工藝制取氫氣的合成氣主要組分如表1所示。

作為制氫裝置，一般以煤為原料制取合成氣，合成氣通過(guò)變換、凈化后通過(guò)PSA提取氫氣，制得純度為99.9%以上的氫氣。氣化爐出口的合成氣中有效氣成分(H2+CO)越高越好，CO可經(jīng)過(guò)變換反應(yīng)(CO+H2O→CO2+H2-41.2 kJ/mol)制得氫氣。碎煤加壓氣化、U-GAS、shell、WHG、SE-東方爐、GE及四噴嘴爐制氫有效氣成分分別為58.99%、66.5%、83.8%、90.7%、75.6%、82.63%。從有效氣成分的對(duì)比可知，固定床及流化床氣化制氫的合成氣有效組分含量較低，但兩者均含有甲烷，對(duì)于以制取甲烷為目標(biāo)產(chǎn)品的項(xiàng)目較有利。氣流床氣化技術(shù)合成氣有效成分較高，均能達(dá)到75%以上，是煤制氫項(xiàng)目的一個(gè)較好的選擇。

表1 不同氣化工藝制氫的合成氣組成(體積分?jǐn)?shù)) %

3 不同氣化工藝制氫投資和成本對(duì)比

規(guī)模為14萬(wàn)Nm3/h的不同煤制氫裝置氣化工藝的投資和成本對(duì)比如表2所示。本最高;碎煤加壓氣化與氣流床氣化技術(shù)中的水煤漿(GE)氣化相比制氫成本相當(dāng)，投資略低，但產(chǎn)生的廢水量大，且不易處理;流化床(U-gas)氣化技術(shù)投資和制氫成本介于WHG與GE之間，但其技術(shù)還處于逐步成熟期，需要等待時(shí)間的考驗(yàn)和不斷的完善;SE-東方爐相比其他氣化爐投資和制氫成本均為最低，是煤制氫工藝較好的選擇。

表2 不同氣化工藝制氫投資和成本對(duì)比

4 結(jié)論

由表2數(shù)據(jù)可知，14萬(wàn)Nm3/h煤制氫裝置投資和成本，氣流床氣化技術(shù)中的干煤粉(WHG)氣化投資最高，比其他四種高出21%～62%，且氫氣成

幾種煤制氫工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，選擇合適的工藝制取氫氣。從合成氣組分上來(lái)看，碎煤加壓氣化與UGS氣化更適合于制取以CH4為產(chǎn)品的工藝，氣流床工藝更適合煤制氫。從經(jīng)濟(jì)性上來(lái)看，氣流床氣化技術(shù)中的SE-東方爐一次性投資和制氫成本均為最低，是煤制氫工藝的重要選擇對(duì)象。

我國(guó)農(nóng)藥管理將發(fā)生重大變革

業(yè)內(nèi)翹首期盼多年的新版《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》在今年年初終于落地。新修訂的《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》將對(duì)農(nóng)藥管理的體制、制度、措施等進(jìn)行重要調(diào)整，包括將農(nóng)藥生產(chǎn)管理職責(zé)統(tǒng)一劃歸農(nóng)業(yè)部門(mén)、取消臨時(shí)登記、實(shí)施農(nóng)藥經(jīng)營(yíng)許可、明確使用者義務(wù)、加大違法懲罰力度、建立質(zhì)量可追溯制度、健全召回退出機(jī)制等，將深刻影響農(nóng)藥行業(yè)的走向。

①破解“九龍治水”困局，賦權(quán)農(nóng)業(yè)部門(mén)全程監(jiān)管。新修訂的《條例》明確，將原來(lái)由多部門(mén)負(fù)責(zé)的農(nóng)藥生產(chǎn)管理職責(zé)統(tǒng)一劃歸農(nóng)業(yè)部門(mén)，解決重復(fù)監(jiān)管、監(jiān)管盲區(qū)并存等問(wèn)題。②補(bǔ)強(qiáng)經(jīng)營(yíng)使用環(huán)節(jié)短板源頭保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。新《條例》明確對(duì)農(nóng)藥經(jīng)營(yíng)實(shí)行許可制，提高門(mén)檻，同時(shí)首次明確了農(nóng)藥使用者的義務(wù)，規(guī)范農(nóng)藥使用行為。此外，對(duì)制售假冒偽劣農(nóng)藥等違法行為加大了懲戒力度。③鼓勵(lì)創(chuàng)新加速優(yōu)勝劣汰助力農(nóng)藥行業(yè)供給側(cè)改革。廠家數(shù)量多、規(guī)模小、競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，登記產(chǎn)品數(shù)量多，低水平重復(fù)登記現(xiàn)象嚴(yán)重，是我國(guó)農(nóng)藥行業(yè)的一大痼疾。對(duì)此，新《條例》將推進(jìn)企業(yè)優(yōu)勝劣汰，推動(dòng)行業(yè)健康發(fā)展，助力農(nóng)藥行業(yè)供給側(cè)改革。

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1003-3467(2017)02-0041-02

2016-11-26

韓大明(1984-)，女，工程師，從事煤化工技術(shù)管理工作，電話13639833657。