2021年中國石油消費趨勢及下游產業鏈應用分析報告.pdf

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1、2.3.1 使用天然氣制氫來替代煤制氫煤制氫噸 CO2 排量約 22 噸，天然氣制氫噸碳排放約 5.5 噸，制氫原料替代后碳減排效果顯著。以干粉煤氣化工藝為例，1 噸氫氣中約有 2/3 由 CO 變換制得，則對應 CO 變換過程的碳排放約 15 噸，加上間接排放后整體煤制氫噸 CO2排量約 22 噸左右。天然氣制氫技術中蒸汽重整制氫較為成熟，制取過程包括蒸汽重整反應與 CO 變換過程，與煤氣化制氫較為類似，單噸氫氣對應碳排放約 5.5 噸。目前投產的大煉化額外制氫需求在 10 萬噸以上，若完全采用天然氣制氫替代煤制氫工藝，則能夠實現年碳減排 165 萬噸以上。煤制氫的工藝路程需要經過煤氣化與變

2、換兩個步驟，CO2 幾乎來自變換過程，自身減排空間有限。目前國內煤氣化主要采用干煤粉氣化和水煤漿氣化兩種工藝，水煤漿氣化過程中包含部分 CO 變換制氫氣的過程，使其合成氣中氫氣與 CO2的含量要高于干煤粉氣化合成氣。數據上來看，干粉煤工藝合成氣中氫氣與 CO 的摩爾比約為 1：2 左右，水煤漿工藝合成氣中氫氣與 CO 的摩爾比約為 3：4。將合成氣中的 CO 與水進行變換反應，進而得到同等單位的氫氣和 CO2，為制氫和碳排放的集中過程。煤制氫碳排放集中于工藝生產階段，自身只能通過改用綠色能源來實現碳減排，碳減排的空間較為有限。煤制氫仍是目前最為經濟的氫氣制取工藝，后續需要考慮碳稅對兩種工藝成本的調節。據測算，以 90km3/h 的獨立制氫裝置為標準，煤制氫建設投資額約為 12.4 億元、天然氣制氫建設投資 6 億元，按照裝置15 年折舊后殘值5%計算。財務費用按建設資金 70%貸款，年利率記 5%。原料成本方面，假設天然氣價格為 2.5 元/m3，煤炭價格為 400 元/噸，單噸氫氣所需原料分別為 5.3 噸天然氣或 5.5 噸煤炭。