李双娟
（山西焦化集团有限公司，山西 洪洞041606）
［摘 要］简介氢能源利用背景及国内氢能源发展现状，结合山西焦化集团有限公司的实际情况，提出氢能源利用的初步设想：设想一，将山西焦化现有350 kt/a甲醇装置合成系统富氢弛放气利用变压吸附制氢装置生产纯度≥99.97%的产品氢气，产品氢气（约6 600 m3/h）掺入西气东输一线天然气管道，并就燃气指标、资源条件、氢气输送、对终端用户燃具的影响、加工成本估算、效益等进行可行性分析；设想二，利用山西焦化2021年规划建设1 440 kt/a焦炭整合项目之配套150 kt/a甲醇装置，采用“甲醇合成弛放气→PSA提氢系统→氢气储存系统→氢气充装系统→加氢示范站”的工艺路线建设7 t/d高纯氢新能源项目，亦可采用“甲醇合成弛放气PSA提氢+空分装置富余氮气→氨合成”的工艺路线配套建设10 kt/a合成氨装置，其生产模式可在加氢站与合成氨装置之间切换，使氢能源利用方式多样化，并降低企业风险。
［关键词］甲醇合成弛放气；氢能源利用；初步设想；变压吸附制氢；氢气掺入天然气管道；加氢示范站；合成氨装置
［中图分类号］TK919 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）06-0070-05
0 引 言
山西焦化集团有限公司（简称山西焦化）是一家集煤炭洗选、炼焦生产、煤焦油及粗苯加工、甲醇生产等为一体的煤炭综合利用企业，是全国首批82家循环经济试点企业和首批“两型”（资源节约型、环境友好型）示范企业之一，是山西焦煤集团煤焦化产业链延伸的示范基地，现有JN60型焦炉6座，焦炭设计产能3 000 kt/a，配套有300 kt/a煤焦油加工、350 kt/a甲醇、100 kt/a苯精制、80 kt/a炭黑等生产装置，主要生产装置38台（套），产品包括焦炭、硫酸铵、工业萘、沥青、蒽油、洗油、酚类物、炭黑、甲醇、苯类物等45种。
氢气因高热值、低污染、来源广泛等优点越来越受到人们的青睐。当前，氢气主要作为工业原料，我国年消费量超过25 000 kt（2020年我国氢气产量超过25 000 kt），其中石油和化工行业消费量约占2/3。经分析与论证，山西焦化现有350 kt/a甲醇装置及拟建的1 440 kt/a焦炭整合项目配套建设的150 kt/a甲醇装置，其甲醇合成系统富氢弛放气可为公司氢能源利用项目提供坚实的原料基础，符合节能降耗与资源综合利用的产业政策。以下就氢能源利用有关情况作一简介，并就山西焦化氢能源利用提出初步设想。
1 氢能源利用背景及必要性
2016年以来，国家发改委、能源局、工信部、科技部以及中国标准化研究院资源与环境分院和中国电器工业协会等相继发布了关于能源革命、氢能源产业发展的战略规划、方案、报告，描绘了氢能源发展路线图，大力推进可再生能源与氢能技术。京津冀、长三角、珠三角、武汉等地成为了氢能和燃料电池产业发达地区，率先实现了氢能源汽车及加氢站的规模化推广应用。
山西作为国内较早转型氢能源产业的省份之一，2019年5月山西省工信厅发布《山西省新能源汽车产业2019年行动计划》，支持太原、大同、长治等地申报国家级试点示范城市，一是发挥煤炭产业优势，重点推进煤制氢、氢气提纯与液氢生产、氢气提纯+建充装站、氢气公路运输和管道输送等项目；二是发挥吉利晋中基地、大运汽车、江铃重汽等龙头企业示范带头作用，推动氢燃料电池汽车创新发展，并研究制定氢燃料电池汽车有关财政补贴扶持政策。
山西焦化现有350 kt/a甲醇装置，甲醇合成系统产生的富氢弛放气目前配入焦炉煤气中回焦炉燃烧，资源利用效率不高。利用甲醇合成系统富氢弛放气开发氢能源，具有成本优势，可以提高弛放气的附加值，减少环境污染，且符合国家能源技术革命创新行动计划和山西省氢能源发展战略。
2 国内氢能源发展现状
目前，氢能源利用技术已逐渐发展成熟，受气候变化等因素的影响，氢能已纳入我国能源战略，成为我国优化能源消费结构和保障能源供应安全的战略选择。而获取氢源的途径、氢能储存与输送、氢能加注及安全是重点研究的领域。我国化石燃料制氢、可再生能源制氢、水电解制氢、变压吸附提氢等制氢技术与装备已发展成熟，高压氢气瓶和储罐技术已取得重大突破，高压氢气长输管道建设里程规模逐渐扩大，氢能加注基础设施发展亦呈快速递增态势，但由于制氢、储氢、加氢等环节的关键核心元器件还不能国产化，基本上依靠进口，因此成本相对较高。
更多内容详见《中氮肥》2021年第6期