制氢工艺与技术
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0.4 我国是世界产氢第一大国,化石燃料是目前制氢主力

据2016年中国标准化研究院和全国氢能标准化技术委员会发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》,我国目前已经是世界制氢第一大国。2015年,全世界产氢约4300万吨,其中,我国产氢2900多万吨,居世界各国氢气产量之首。

目前,我国制氢主要还是依靠化石能源。笔者利用《中国统计年鉴2017》汇总出如下信息。

0.4.1 全国煤炭、天然气制氢潜在产能

根据《中国统计年鉴2017》的数据,2016年全国煤制氢和天然气制氢的潜在产能列于表0-2。

表0-2 2016年全国煤、天然气制氢潜在产能
(按照900m3氢气/t煤,2m3氢气/m3天然气计算)

①全国煤炭及天然气产量数据来自《中国统计年鉴2017》;单位中的m3为标准状况下的体积,下同。
  ②煤炭制氢气产能按1t煤炭可产生900m3氢气(中国标准化研究院,全国氢能标准化技术委员会.中国氢能产业基础设施发展蓝皮书.北京:中国质检出版社,中国标准出版社,2016:6)。
  ③天然气产氢气按2m3氢气/m3天然气计算。
  ④1亿立方米氢气=0.892857万吨氢气。

由表0-2可见,2016年我国煤炭和天然气制氢的理论产能达到33000亿立方米,折合2.9亿吨。其中,华北是我国煤制氢的最大的潜在基地。

0.4.2 2016年全国氯碱、甲醇、合成氨的副产氢气产能

2016年全国氯碱、甲醇、合成氨的副产氢气产能(亿立方米)分布见表0-3。

从表0-3可以看出,我国2016年焦炭、氯碱、甲醇和合成氨的理论副产氢气分别为945亿立方米、91亿立方米、224亿立方米和71亿立方米,总计1331亿立方米。另外,2016年,全国弃水、弃风、弃光电量达1100亿度,折合可生产氢气220亿立方米。2016年全国35台商运核电机组运行装机容量为33632.16MWe,按照公布的单机最大开工8706.06h计,应该发电2928.04亿度,实际发电2105.19亿度,弃电822亿度。折合氢气164亿立方米。则“四弃”(弃水、弃风、弃光和弃核)合计384亿立方米氢气。这样,2016年,我国合计副产氢气和弃电制氢理论产氢共1716亿立方米,折合1532万吨。以每辆燃料电池小轿车每年行驶2万公里,消耗氢气2000m3计算,可供8600万辆燃料电池小轿车一年的用氢量。可见,副产氢气是我国重要的氢气来源之一,不可忽视。

表0-3 2016年全国氯碱、甲醇、合成氨的副产氢气产能  单位:亿立方米

①全国氯碱、甲醇、合成氨来自《中国统计年鉴2017》。
  ②焦炭副产氢气按1t焦炭产生400m3焦炉煤气,其中60%体积为氢气。
  ③氯碱副产氢气按1t烧碱产280m3氢气。
  ④甲醇副产氢气按1t甲醇副产560m3氢气(顾维,谢全安;焦炉气制甲醇弛放气合成氨工艺研究,河北化工,2011年03期)。
  ⑤合成氨副产氢气按1t合成氨产生186m3弛放气,含氢60%(叶海祺,氨厂弛放气中氢的循环利用,化肥设计,1981-06-25)。