天然气制氢新工艺与新技术

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世界新能源-核能-氢能网　2007-5-18　访问人数:　【字体：小大】

一、引言

质子交换膜燃料电池因其高能量转化效率和环境友好性能而受到极大关注，氢作为燃料电池的首选燃料在未来交通和发电领域将具有广阔的市场前景，在未来能源结构

中将占有越来越重要的位置。由于自然界的氢多以化合态存在，因此要实现氢的大规模应用，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的关注，未来20年氢将在特定市场应用上取得突破，并最终氢能和电能将来自可再生能源。但化石能源在这期间将仍然是主要的过渡资源。因此，尽管化石燃料储量有限，制氢过程对环境造成污染，但更为先进的化石资源制氢技术作为一种过渡工艺，仍将在未来20年的制氢工艺中发挥最重要的作用。化石资源制氢以天然气制氢最为经济与合理，世界约一半的氢是通过天然气蒸汽重整工艺生产的，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，因此研究开发廉价的天然气制氢新工艺和新技术具有重大意义。

二、天然气水蒸汽重整制氢需解决的关键问题

天然气水蒸汽重整制氢需吸收大量的热，制氢过程能耗高，燃料成本占生产成本的 52－68％，反应需要昂贵的耐高温不锈钢管作反应器。水蒸汽重整是慢速反应，因此该过程制氢能力低，装置规模大和投资高。我国在该领域进行了大量有成效的研究工作，建有大批工业生产装置，曾开发间歇式天然气水蒸汽转化制氢工艺，用于制取小型合成氨厂原料气，这种方法不必采用高温合金钢管制作反应器，装置投资相对较低，其发展相对成熟与完善，但其装置投资和生产成本仍然较高。考虑到氢在炼厂和未来能源领域的应用，市场需求将急剧增加，天然气水蒸气转化工艺技术不能满足未来大规模制氢的要求。因此研究和开发更为先进的天然气制氢新工艺技术是解决廉价氢源的重要保证，新工艺技术应在降低生产装置投资和减少生产成本方面应有明显的突破。