2021年中国石油消费趋势及下游产业链应用分析报告.pdf

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1、2.3.1 使用天然气制氢来替代煤制氢煤制氢吨 CO2 排量约 22 吨，天然气制氢吨碳排放约 5.5 吨，制氢原料替代后碳减排效果显著。以干粉煤气化工艺为例，1 吨氢气中约有 2/3 由 CO 变换制得，则对应 CO 变换过程的碳排放约 15 吨，加上间接排放后整体煤制氢吨 CO2排量约 22 吨左右。天然气制氢技术中蒸汽重整制氢较为成熟，制取过程包括蒸汽重整反应与 CO 变换过程，与煤气化制氢较为类似，单吨氢气对应碳排放约 5.5 吨。目前投产的大炼化额外制氢需求在 10 万吨以上，若完全采用天然气制氢替代煤制氢工艺，则能够实现年碳减排 165 万吨以上。煤制氢的工艺路程需要经过煤气化与变

2、换两个步骤，CO2 几乎来自变换过程，自身减排空间有限。目前国内煤气化主要采用干煤粉气化和水煤浆气化两种工艺，水煤浆气化过程中包含部分 CO 变换制氢气的过程，使其合成气中氢气与 CO2的含量要高于干煤粉气化合成气。数据上来看，干粉煤工艺合成气中氢气与 CO 的摩尔比约为 1：2 左右，水煤浆工艺合成气中氢气与 CO 的摩尔比约为 3：4。将合成气中的 CO 与水进行变换反应，进而得到同等单位的氢气和 CO2，为制氢和碳排放的集中过程。煤制氢碳排放集中于工艺生产阶段，自身只能通过改用绿色能源来实现碳减排，碳减排的空间较为有限。煤制氢仍是目前最为经济的氢气制取工艺，后续需要考虑碳税对两种工艺成本的调节。据测算，以 90km3/h 的独立制氢装置为标准，煤制氢建设投资额约为 12.4 亿元、天然气制氢建设投资 6 亿元，按照装置15 年折旧后残值5%计算。财务费用按建设资金 70%贷款，年利率记 5%。原料成本方面，假设天然气价格为 2.5 元/m3，煤炭价格为 400 元/吨，单吨氢气所需原料分别为 5.3 吨天然气或 5.5 吨煤炭。