近日，東方電氣(福建)創(chuàng)新研究院有限公司與中國石油長慶油田分公司簽署項目合作協議，將讓無淡化海水原位直接電解制氫技術應用于長慶油田。本次合作項目是無淡化海水原位直接電解制氫技術在工業(yè)廢水利用領域的首次運用，是里程碑式的突破。項目未來探索將海水制氫技術拓展到節(jié)能環(huán)保領域，為石化廢水、煉鋼廢水等工業(yè)廢水制氫提供路線參考。
01國家政策支持石化/煤化工企業(yè)制氫
10月25日，國家發(fā)改委發(fā)布關于促進煉油行業(yè)綠色創(chuàng)新高質量發(fā)展的指導意見。
意見中指出：支持制氫用氫降碳。推動煉油行業(yè)與可再生能源融合發(fā)展，鼓勵企業(yè)大力發(fā)展可再生能源制氫。支持建設綠氫煉化示范工程，推進綠氫替代，逐步降低行業(yè)煤制氫用量。鼓勵強化加氫工藝選擇性，實施氫氣網絡系統(tǒng)集成優(yōu)化，降低制氫裝置碳排放。
7月27日，國家發(fā)改委發(fā)布關于推動現代煤化工產業(yè)健康發(fā)展的通知。
通知中指出：在資源稟賦和產業(yè)基礎較好的地區(qū)，推動現代煤化工與可再生能源、綠氫、二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）等耦合創(chuàng)新發(fā)展。
02石化/煤化工行業(yè)用氫千萬噸級
我國石化行業(yè)是工業(yè)用氫的大戶，主要用氫領域包括合成氨、甲醇、現代煤化工、煉油等。據統(tǒng)計，2020年生產合成氨的中間原料—氫氣產能為1270萬噸/年，生產甲醇（包括煤經甲醇制烯烴）的中間原料—氫氣產能為1150萬噸/年，現代煤化工范疇內的煤間接液化、煤直接液化、煤制天然氣、煤制乙二醇的中間原料氫氣產能為411萬噸/年，煉廠用氫規(guī)模為450萬噸/年，焦炭和蘭炭副產氫綜合利用規(guī)模（不包括制氨醇產能）為615萬噸/年。
當前，眾多煉油企業(yè)正向煉化一體化方向邁進，推動煉油傳統(tǒng)產能與氫能、生物質能協同發(fā)展，煉油廠化工轉型路線實質為多種加氫技術、裂化技術和多種裂解技術的集成優(yōu)化，主要包括分別以“渣油加氫裂化+催化裂解”“蠟油、柴油加氫裂化+催化裂解”“渣油加氫處理+催化裂解”“渣油加氫處理+催化裂解”“全加氫裂化”為核心的四種關鍵技術路線。
03石化/煤化工行業(yè)用水量大 廢水排放多
我國煤、水資源分布嚴重不均勻，富煤地區(qū)往往缺水，有水的地方卻又少煤。資源稟賦決定了現代煤化工項目必須用好寶貴的水資源。
現代煤化工項目到底能不能少用水？這也是從行業(yè)起步之初到今天，被問了十多年的一個關鍵問題。以煤制烯烴、合成氨、甲醇等細分領域為例，2020年單位產品取水量分別為22立方米/噸、12立方米/噸—16立方米/噸、13立方米/噸。
除此之外，石化/煤化工企業(yè)還是廢水排放大戶，日廢水產生量幾千噸甚至上萬噸，要做到廢水零排放，其成本幾乎是天文數字，是企業(yè)根本難以承受的，一個投資百億的現代煤化工項目，水處理成本高達10億以上。
以神華包頭煤制烯烴升級示范項目為例，該項目總投資171.508億元，主體工程主要包括粉煤加壓氣化、變換、低溫甲醇洗、硫回收、甲醇合成、甲醇制烯烴（MTO）、聚乙烯、聚丙烯、空分等裝置。公輔工程主要包括罐區(qū)、循環(huán)水系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)等。其中環(huán)保投資32.90億元，占項目建設投資的19.18%。環(huán)保工程主要包括污水處理系統(tǒng)、回用水系統(tǒng)、蒸發(fā)結晶裝置、廢氣處理裝置、油氣回收裝置及新建廠外渣場等，并對現有工程部分公輔工程、環(huán)保工程進行改擴建或者升級改造。
04海水制氫接連突破及工業(yè)廢水制氫探索
今年6月，由東方電氣集團與中國工程院謝和平院士團隊聯合開展的海上風電無淡化海水原位直接電解制氫技術在福清海域中試成功，省去了海水淡化等環(huán)節(jié)，可直接在成分復雜的非淡水中制氫。因此，該技術還能應用于油田采油廢水、工業(yè)廢水、火電廠廢水、城市生活廢水等領域。
10月19日，東方電氣(福建)創(chuàng)新研究院有限公司與中國石油長慶油田分公司簽署項目合作協議，將讓無淡化海水原位直接電解制氫技術應用于長慶油田。本次合作項目是無淡化海水原位直接電解制氫技術在工業(yè)廢水利用領域的首次運用，是里程碑式的突破。項目未來探索將海水制氫技術拓展到節(jié)能環(huán)保領域，為石化廢水、煉鋼廢水等工業(yè)廢水制氫提供路線參考。
據悉，長慶油田每年產生300多萬噸氣田采出水，若能全部用于制氫，可以生產33萬噸氫氣，占2022-2030年間中國新增氫氣需求量的16.5%。
同樣在海水直接制氫領域有所突破的還有大連化物所，10月份，中國科學院大連化物所催化基礎國家重點實驗室能源與環(huán)境小分子催化研究中心圍繞近岸/離岸海上風電制氫需求，研發(fā)出以海水為原料制備氫氣聯產淡水的新技術，并依托該技術完成了25千瓦級裝置的測試驗證。
05工業(yè)廢水制氫成本分析
石化行業(yè)耦合綠氫應用場景多樣，傳統(tǒng)石化行業(yè)用氫領域合成氨、甲醇、現代煤化工、煉油等均適用。綠氫煉化示范項目有綠氫就地消納能力和基礎設施依托等優(yōu)勢，對產業(yè)鏈的全方位拓展和整合，實現各環(huán)節(jié)緊密融合和一體化效益最佳。制約綠氫產業(yè)發(fā)展的主要因素是綠氫生產成本以及西部地區(qū)水資源的緊缺，而探索工業(yè)廢水直接制氫，不只是解決制氫用水問題，還可以為企業(yè)節(jié)約數十億的環(huán)保投資成本。
在海水直接電解制氫成本方面，謝和平院士表示， 海水直接電解制氫成本與陸地淡水制氫成本相當。若按照“海水直接制氫成本=電價×單位電耗+(每年折舊+每年運維)/每年制氫總量”這一公式計算，以海上風電上網電價0.2元—0.3元/度電計算，海水直接制氫的單位質量氫氣成本為0.219元/Nm3+0.2元/Nm3+(1-1.5)元/Nm3=1.419-1.919元/Nm3 = 15.89—21.49元/kg。
未來進一步降本來自于兩方面——海水直接電解水直接制氫能耗的降低和風電價格的降低。據測算，當電價低于0.15元/度時，海水制氫與煤制灰氫相當；當電價低于0.11元/度時，海水制氫成本將完全低于煤制灰氫成本。
若未來廢水制氫成本與海水直接制氫成本相當，那么相較于動輒投資數億的的水處理成本，工業(yè)廢水制氫不僅有助于企業(yè)減少排放，還更具有經濟性。需要注意的是，工業(yè)廢水制氫并不代表廢水零排放，目前只能大幅減少廢水排放量，降低廢水處理成本。
（文章來源：h2.in-en.com）
