中國石化煉廠(chǎng)干氣制氫正被風(fēng)電制氫替代具有戰略意義
2014-05-14 18:34:39
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據中國石化新聞網(wǎng)2013年10月12日訊 生產(chǎn)清潔油品需要深度加氫精制，氫氣主要來(lái)源于煉廠(chǎng)干氣制氫和煤制氫，為此都要排放二氧化碳。以風(fēng)電制氫替代干氣制氫、煤制氫，可以消除其中的二氧化碳排放，使干氣得到更充分的利用。
中國石化大力實(shí)施綠色低碳戰略，積極推進(jìn)油品質(zhì)量升級。而生產(chǎn)清潔油品所需用的油品精制深度加氫，大部分氫氣來(lái)源于煉廠(chǎng)干氣制氫，一部分來(lái)源于煤制氫，為此都要排放二氧化碳。如果通過(guò)風(fēng)電制氫，就可以消除油品生產(chǎn)中的二氧化碳排放，實(shí)現真正的綠色清潔生產(chǎn)。風(fēng)電制氫不是新思路，但用風(fēng)電制氫精制油品，則是中國石化在低碳時(shí)代的合理選擇，具有重大戰略意義。
煉廠(chǎng)干氣集約化利用空間大
2011年中國石化煉廠(chǎng)干氣產(chǎn)量約700萬(wàn)噸，除了部分商品外，為了保證油品質(zhì)量，大部分干氣主要用作制氫的原料和作為煉廠(chǎng)自用燃料。煉廠(chǎng)干氣富含各類(lèi)烴分子，可以進(jìn)行深度加工利用。如膜分離技術(shù)可從干氣中回收氫氣；ARS技術(shù)可回收干氣中的輕烴；中冷吸收技術(shù)可脫除干氣中的甲烷、氫氣和惰性氣體，得到碳二及更重組分；溶劑抽提技術(shù)可將裂解氣體分離成富氫、富甲烷和乙烯等，這些技術(shù)可以提升干氣的價(jià)值。從直接化工利用看，干氣可制乙苯；干氣與甲苯可合成制對甲基乙苯，替換出裂解乙烯生產(chǎn)其他產(chǎn)品；干氣可制環(huán)氧乙烷，替換出裂解乙烯；干氣可制二氯乙烷，進(jìn)一步生產(chǎn)四氯乙烷或氯乙烯。干氣中乙烯與合成氣可制丙醛、丙酸，進(jìn)而生產(chǎn)丙醇、三烴基甲基乙烷等中間體。除了上述主要的成熟技術(shù)外，國內外干氣利用研發(fā)中的技術(shù)還很多。
煉廠(chǎng)干氣的組成和產(chǎn)量因加工能力、原油品種和裝置結構不同存在差異，單個(gè)煉廠(chǎng)干氣一般從十幾萬(wàn)噸到幾十萬(wàn)噸不等。目前存在各煉廠(chǎng)干氣化工利用下游產(chǎn)品規模不大、單個(gè)煉廠(chǎng)干氣資源難以規?；玫拿?，這主要是體制機制問(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)體制機制的創(chuàng )新，整合各煉廠(chǎng)的干氣資源，解決干氣集約化利用、液化氣集約化利用（2011年中國石化煉廠(chǎng)液化氣產(chǎn)量1000余萬(wàn)噸）問(wèn)題。
國內電力裝機構成不靈活、風(fēng)電不穩定、市場(chǎng)難平衡等“先天性”不足造成風(fēng)電并網(wǎng)難。2012年我國風(fēng)電因不能并網(wǎng)消納、“棄風(fēng)”量超過(guò)200億千瓦時(shí)，損失在100億元以上。而風(fēng)電制氫，有風(fēng)就發(fā)電制氫，無(wú)風(fēng)則停止電解，氫氣可儲存、可運輸，電力不需電網(wǎng)消納，可以有效解決“棄風(fēng)”問(wèn)題。如果采用德國Lurgi公司制氫技術(shù)，200億千瓦時(shí)的風(fēng)電可以制氫40萬(wàn)噸。中國石化2011年制氫裝置產(chǎn)氫氣100余萬(wàn)噸，僅利用棄風(fēng)電量制氫就可以解決中國石化近40%的氫氣需求。
目前中國石化煉化企業(yè)已經(jīng)形成區域化、可集約化發(fā)展的環(huán)渤海、長(cháng)三角和珠三角地區，這三大地區的陸上風(fēng)力裝機也具備了一定的規模，已經(jīng)具備了風(fēng)電制氫供油品精制加氫和煉廠(chǎng)干氣、液化氣集約利用的基本條件。2011年，環(huán)渤海地區的風(fēng)電裝機容量合計達1818萬(wàn)千瓦，該地區中國石化的煉油能力合計約6300萬(wàn)噸/年；長(cháng)三角地區的風(fēng)電裝機容量合計為265萬(wàn)千瓦，中國石化的煉油能力為4430萬(wàn)噸/年；珠三角地區的風(fēng)電裝機容量合計138萬(wàn)千瓦，中國石化的煉油能力合計3150萬(wàn)噸/年。我國北部風(fēng)電裝機規模大，南部特別是沿海發(fā)達地區土地金貴、風(fēng)電裝機規模相對小，但風(fēng)電發(fā)展沒(méi)有停步，一些沿海地區打算發(fā)展海上風(fēng)電。
用風(fēng)電制氫逐步替代干氣制氫和煤制氫
未來(lái)國內綠色發(fā)展的環(huán)境要求將更嚴格，碳稅的實(shí)施和碳交易的發(fā)展，將促進(jìn)各類(lèi)涉及碳排放的企業(yè)加快綠色轉型。在2020年以前，需要精心籌劃風(fēng)電制氫的建設，以逐步替代干氣制氫和煤制氫，并發(fā)展氫儲存和區域氫管網(wǎng)，有效調配風(fēng)電制氫的間歇性和油品加氫的持續性。
電解裝置可以建在風(fēng)電場(chǎng)，也可以建在煉廠(chǎng)，可依據具體情況進(jìn)行研究評估。電解裝置建在煉廠(chǎng)明顯的優(yōu)勢在于可綜合利用煉廠(chǎng)熱能。一般電解溫度約90℃，當風(fēng)電不穩定停止電解時(shí)，可綜合利用煉廠(chǎng)其他熱源為其保溫，為有電時(shí)繼續電解制氫保持穩定的反應條件并減少能耗。
美國空氣產(chǎn)品公司成功地依靠氫儲存和氫氣管網(wǎng)為墨西哥灣一帶的煉廠(chǎng)提供氫氣。從新奧爾良到休斯敦的氫氣管道長(cháng)達1000千米，當一個(gè)地區制氫負荷下降，可通過(guò)管道及時(shí)從其他地區增加供應。中國石化的三個(gè)煉油集群地區可根據今后發(fā)展的要求，綜合考慮風(fēng)電制氫對干氣制氫的替代，在風(fēng)電制氫量大的地區建設氫儲存，在區域內甚至區域之間建設氫氣管網(wǎng)，解決風(fēng)電制氫的間歇性問(wèn)題，保障氫氣供應。
風(fēng)電制氫、干氣液化氣集約化利用效益大
風(fēng)電制氫的經(jīng)濟性要從多角度、整體性和長(cháng)遠利益來(lái)考量。中國石化干氣制氫生產(chǎn)成本一般約1.8元/立方米氫氣，而目前國內電解制氫生產(chǎn)成本一般約5.5元/立方米氫氣。表面上看干氣制氫成本要低于電解制氫，但進(jìn)一步分析發(fā)現，國內電解制氫用電單耗一般約5.5千瓦時(shí)/立方米氫氣，工業(yè)電價(jià)約0.56元/千瓦時(shí)，不含電費的電解制氫生產(chǎn)成本約2.4元/立方米氫氣。隨著(zhù)未來(lái)風(fēng)電設備單位投資下降、機組效率提高，風(fēng)電成本將從目前約0.4元/千瓦時(shí)降至約0.3元/千瓦時(shí)，電解用電單耗按4.6千瓦時(shí)/立方米氫氣計，則風(fēng)電制氫生產(chǎn)成本可能降至約3.8元/立方米氫氣。煤電的二氧化碳排放為0.87千克/千瓦時(shí)，使用清潔風(fēng)電制氫每立方米可獲得碳資產(chǎn)約4千克，按碳資產(chǎn)價(jià)值40元/噸計，相當于每立方米氫氣可獲得0.16元補償。即風(fēng)電制氫成本比干氣制氫高出約1.8元/立方米氫氣。干氣制氫耗干氣一般約0.4立方米干氣/立方米氫氣，即使干氣不做集約化利用而作為商品出售，0.4立方米干氣也能收入約1.2元，即風(fēng)電制氫成本比干氣制氫僅高出約0.6元/立方米氫氣。而且風(fēng)力發(fā)電的成本與化石燃料發(fā)電不同，不受燃料價(jià)格上漲的影響，因此未來(lái)風(fēng)電制氫成本不會(huì )像干氣隨原油的價(jià)格而上漲，再加上干氣集約化利用并帶動(dòng)液化氣的集約化利用，將產(chǎn)生更大的效益。
2011年中國石化在環(huán)渤海、長(cháng)三角和珠三角地區煉廠(chǎng)干氣資源量達440余萬(wàn)噸、液化氣590余萬(wàn)噸，有集約化利用的條件。而這些地區屬?lài)鴥冉?jīng)濟發(fā)達、環(huán)境壓力大、公眾對環(huán)保關(guān)注度高的敏感地區，減少碳排放壓力很大。
我國海上風(fēng)能資源的評估正逐步深入，有廣闊的風(fēng)能發(fā)電前景。海上風(fēng)速較陸上高、有更穩定的主導風(fēng)向，對環(huán)境影響比陸上更小。在東部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區，人口密度大、不征土地是海上風(fēng)電發(fā)展的*大優(yōu)勢。中國石化在沿海地區已有集群化發(fā)展的基礎，有石油工程的淺海和海上勘探開(kāi)發(fā)工程技術(shù)經(jīng)驗，可與海上風(fēng)電建設和運營(yíng)維護實(shí)現共享。預計到2020年，國內海上風(fēng)電將走上規?；l(fā)展道路。中國石化發(fā)展海上風(fēng)電，可以爭取國家政策鼓勵，取得先入優(yōu)勢。氫燃料汽車(chē)前景遠大，中國石化占據海上風(fēng)電制氫的橋頭堡，將具有長(cháng)遠的戰略意義。