中國石化煉廠干氣制氫正被風(fēng)電制氫替代具有戰(zhàn)略意義
2014-05-14 18:34:39
admin
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據(jù)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，氫氣主要來源于煉廠干氣制氫和煤制氫，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。
中國石化大力實施綠色低碳戰(zhàn)略，積極推進油品質(zhì)量升級。而生產(chǎn)清潔油品所需用的油品精制深度加氫，大部分氫氣來源于煉廠干氣制氫，一部分來源于煤制氫，為此都要排放二氧化碳。如果通過風(fēng)電制氫，就可以消除油品生產(chǎn)中的二氧化碳排放，實現(xiàn)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代的合理選擇，具有重大戰(zhàn)略意義。
煉廠干氣集約化利用空間大
2011年中國石化煉廠干氣產(chǎn)量約700萬噸，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自用燃料。煉廠干氣富含各類烴分子，可以進行深度加工利用。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(nèi)外干氣利用研發(fā)中的技術(shù)還很多。
煉廠干氣的組成和產(chǎn)量因加工能力、原油品種和裝置結(jié)構(gòu)不同存在差異，單個煉廠干氣一般從十幾萬噸到幾十萬噸不等。目前存在各煉廠干氣化工利用下游產(chǎn)品規(guī)模不大、單個煉廠干氣資源難以規(guī)?；玫拿埽@主要是體制機制問題?？梢酝ㄟ^體制機制的創(chuàng)新，整合各煉廠的干氣資源，解決干氣集約化利用、液化氣集約化利用（2011年中國石化煉廠液化氣產(chǎn)量1000余萬噸）問題。
國內(nèi)電力裝機構(gòu)成不靈活、風(fēng)電不穩(wěn)定、市場難平衡等“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200億千瓦時，損失在100億元以上。而風(fēng)電制氫，有風(fēng)就發(fā)電制氫，無風(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)”問題。如果采用德國Lurgi公司制氫技術(shù)，200億千瓦時的風(fēng)電可以制氫40萬噸。中國石化2011年制氫裝置產(chǎn)氫氣100余萬噸，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(qū)域化、可集約化發(fā)展的環(huán)渤海、長三角和珠三角地區(qū)，這三大地區(qū)的陸上風(fēng)力裝機也具備了一定的規(guī)模，已經(jīng)具備了風(fēng)電制氫供油品精制加氫和煉廠干氣、液化氣集約利用的基本條件。2011年，環(huán)渤海地區(qū)的風(fēng)電裝機容量合計達1818萬千瓦，該地區(qū)中國石化的煉油能力合計約6300萬噸/年；長三角地區(qū)的風(fēng)電裝機容量合計為265萬千瓦，中國石化的煉油能力為4430萬噸/年；珠三角地區(qū)的風(fēng)電裝機容量合計138萬千瓦，中國石化的煉油能力合計3150萬噸/年。我國北部風(fēng)電裝機規(guī)模大，南部特別是沿海發(fā)達地區(qū)土地金貴、風(fēng)電裝機規(guī)模相對小，但風(fēng)電發(fā)展沒有停步，一些沿海地區(qū)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
未來國內(nèi)綠色發(fā)展的環(huán)境要求將更嚴格，碳稅的實施和碳交易的發(fā)展，將促進各類涉及碳排放的企業(yè)加快綠色轉(zhuǎn)型。在2020年以前，需要精心籌劃風(fēng)電制氫的建設(shè)，以逐步替代干氣制氫和煤制氫，并發(fā)展氫儲存和區(qū)域氫管網(wǎng)，有效調(diào)配風(fēng)電制氫的間歇性和油品加氫的持續(xù)性。
電解裝置可以建在風(fēng)電場，也可以建在煉廠，可依據(jù)具體情況進行研究評估。電解裝置建在煉廠明顯的優(yōu)勢在于可綜合利用煉廠熱能。一般電解溫度約90℃，當(dāng)風(fēng)電不穩(wěn)定停止電解時，可綜合利用煉廠其他熱源為其保溫，為有電時繼續(xù)電解制氫保持穩(wěn)定的反應(yīng)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提供氫氣。從新奧爾良到休斯敦的氫氣管道長達1000千米，當(dāng)一個地區(qū)制氫負荷下降，可通過管道及時從其他地區(qū)增加供應(yīng)。中國石化的三個煉油集群地區(qū)可根據(jù)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(qū)建設(shè)氫儲存，在區(qū)域內(nèi)甚至區(qū)域之間建設(shè)氫氣管網(wǎng)，解決風(fēng)電制氫的間歇性問題，保障氫氣供應(yīng)。
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、整體性和長遠利益來考量。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(nèi)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，但進一步分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)電解制氫用電單耗一般約5.5千瓦時/立方米氫氣，工業(yè)電價約0.56元/千瓦時，不含電費的電解制氫生產(chǎn)成本約2.4元/立方米氫氣。隨著未來風(fēng)電設(shè)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/千瓦時降至約0.3元/千瓦時，電解用電單耗按4.6千瓦時/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，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)價值40元/噸計，相當(dāng)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，不受燃料價格上漲的影響，因此未來風(fēng)電制氫成本不會像干氣隨原油的價格而上漲，再加上干氣集約化利用并帶動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、長三角和珠三角地區(qū)煉廠干氣資源量達440余萬噸、液化氣590余萬噸，有集約化利用的條件。而這些地區(qū)屬國內(nèi)經(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(qū)，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(wěn)定的主導(dǎo)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(qū)，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(qū)已有集群化發(fā)展的基礎(chǔ)，有石油工程的淺海和海上勘探開發(fā)工程技術(shù)經(jīng)驗，可與海上風(fēng)電建設(shè)和運營維護實現(xiàn)共享。預(yù)計到2020年，國內(nèi)海上風(fēng)電將走上規(guī)?；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。氫燃料汽車前景遠大，中國石化占據(jù)海上風(fēng)電制氫的橋頭堡，將具有長遠的戰(zhàn)略意義。