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绿氢、碳达峰当前,煤化工如何绝处逢生?
作者:化小北 来源:煤化工信息网 浏览次数:1892次 更新时间:2021-06-29

  从1992年的《联合国气候变化框架公约》,到2016年的巴黎协定,中心思想都是:尽快实现全球温室气体排放达到峰值,进而实现全球温室气体净零排放。

  氢气可以通过多种工艺路线制备,主要包括:(1)化石能源制氢:煤气化制氢、天然气重整制氢、石油焦和渣油制氢等;(2)电解水制氢:电力来源主要包括火电、水电、风电、光电以及核电等,其中可再生能源是理想的电力来源;(3)工业副产氢:主要包括氯碱工业、煤焦化、合成氨、丙烷脱氢等;(4)光催化制氢、生物发酵制氢等其他路线:尚处于实验与开发阶段,暂未达到规模制氢要求。其中煤气化制氢、天然气重整制氢以及电解水制氢是最主要的制氢方法。

  而根据制氢过程中碳排放的不同,行业内一般将氢能分为灰氢、蓝氢及绿氢:(1)灰氢:使用化石燃料制取氢气,并对释放的二氧化碳不做任何处理;(2)蓝氢:使用化石燃料制取氢气,同时对释放的二氧化碳进行捕集和封存;(3)绿氢:使用可再生能源发电电解或光解制取的氢气。其中灰氢由于生产成本低、技术工艺成熟,是当前最主要的氢能来源,但无法避免生产过程中的碳排放,而真正实现“零碳”的绿氢是理想的氢能来源,受限于技术与成本问题,尚未实现大规模普及。

  而目前制氢路线多样,灰氢仍是主要氢能来源。绿氢是利用太阳能、风能等可再生能源通过电解水方式获取的氢气,可以实现碳排放净零,换而言之,即百分之百不涉及温室气体排放。正因为如此,各国政府纷纷押注绿氢发展。

  然而,绿氢的兴起让人们开始担忧我国煤化工行业的未来。因为包括煤化工在内的化工行业生产的基本上都是灰氢(通过化石能源产生的氢气,产生的二氧化碳直接排放到大气)。据悉,生产灰氢排放的二氧化碳可使空气中二氧化碳浓度超过0.04%,是导致我国气候问题的主因之一。

  煤化工完全可以通过和绿氢耦合创造出新的发展机遇。针对目前煤化工排放二氧化碳量过多的现状,显然行业需要创新,需要用绿氢技术来改造煤化工。

  经典的现代煤化工工艺流程是:煤气化+空分+变换+净化+合成+精制。这是煤制甲醇、煤制油、煤制乙二醇、煤制烯烃等都要经过的步骤。尽管该流程是能量优化的较好样板,但缺点是二氧化碳排放较多,不符合未来碳中和的时代要求。

  如果改成:煤气化+电解水+配氢+净化+合成+精制。不用空分,用电解得到的氧气进行气化,然后与电解得到的氢气进行配氢,配完氢后的工艺气体氢碳比基本为2:1,适合于合成甲醇、油品等。没有变换过程,就没有大量二氧化碳的产生。就整个煤化工流程来讲,只是在气化过程中产生少量二氧化碳。

  6月23日,宁夏自治区政府研究室副主任韩治泰一行来到宁东基地,开展“以碳达峰碳中和为引领,推动清洁能源产业加快发展”专题调研。在宝丰能源集团太阳能电解制氢储能及综合应用示范项目现场,调研组一行对企业绿氢耦合煤基烯烃生产、打通煤化工降耗减碳通道的做法表示赞赏。

  调研组表示,宁东基地在我区率先发展氢能,构建绿氢全产业链,把绿氢耦合煤化工替代煤制灰氢作为落实国家“3060双碳目标”重要抓手和氢能产业发展重点方向,具有战略前瞻性,且取得了初步成效,为煤化工产业降耗减碳、实现高质量发展提供了有益参考和借鉴。