陶宇鹏

(四川大学化学工程学院，四川成都，610065)

随着全球环保形势日趋严格以及能源结构的调整，清洁、可再生能源日益受到重视。氢能是一种清洁的二次能源，近年来，各国都在积极布局相关产业的发展，目前氢能已经成为我国能源体系的重要组成部分。氢气作为一种清洁能源载体，在化工、炼油领域应用越来越广，目前制氢技术主要有化学链制氢和可再生能源制氢两大类，其中化学链制氢主要包括化石燃料制氢、工业副产氢等，而可再生能源制氢主要为生物质转化制氢、太阳能以及水电、风电电解水制氢。从目前我国氢气生产现状看，氢气产能已超过2000万t/a，其中化石原料制氢占 70%，工业副产氢占比将近30%，电解水制氢占比不到1%[1]。在化石原料制氢中主要为天然气制氢和煤制氢[2]。从我国的能源组成看，2018年我国能源结构中，煤炭占比达到68.3%[3]，因此煤制氢成为我国工业制氢的主要途径。由于煤炭廉价易得，近些年来国内新建的大型石油化工厂普遍采用煤气化工艺路线制氢。

1 煤制氢技术

煤气化制氢是以煤为原料经过气化、变换、净化得到满足工艺要求的氢气。主要过程为原料煤在气化炉中与纯氧和H2O反应生成粗煤气(主要成分为CO和H2)。然后通过水蒸气变换反应将粗煤气中的CO转变为H2，通常CO变换反应深度在1.5%—3.5%范围内，其综合费用较低且差别不大[4]。最后经过净化得到纯度和杂质含量满足工艺要求的H2。原料煤组成、气化工艺和净化工艺等不同，最终得到的粗氢气组成也不同。……