在綠氫和碳達(dá)峰夾擊下，煤化工是全軍覆沒還是絕處逢生？

　　氣候變化是當(dāng)今全球面臨的重大挑戰(zhàn)。人類進(jìn)行生產(chǎn)活動產(chǎn)生的大量二氧化碳造成全球氣候變暖，導(dǎo)致自然災(zāi)害及生物鏈斷裂，將危及人類生存。因此，從1992年的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，到2016年的巴黎協(xié)定，中心思想就一個：盡快實現(xiàn)全球溫室氣體排放達(dá)到峰值，進(jìn)而實現(xiàn)全球溫室氣體凈零排放。在此背景下，綠氫逐漸成為各國追捧的明星。

　　綠氫之所以受青睞還要從氫能熱說起。眾所周知，氫能是清潔、可持續(xù)的新能源，能靈活高效地轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，被認(rèn)為是當(dāng)前最具應(yīng)用前景的能源。而根據(jù)制氫方法的不同，氫氣可為綠氫、藍(lán)氫和灰氫3類。其中，綠氫是利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源通過電解水方式獲取的氫氣，可以實現(xiàn)碳排放凈零，換而言之，即百分之百不涉及溫室氣體排放。正因為如此，各國政府紛紛押注綠氫發(fā)展。我國已在新疆、青海、內(nèi)蒙古的沙漠地帶建立了大規(guī)模陽光發(fā)電工業(yè)裝置，成為我國綠氫工業(yè)的雛形。下一步，人類將在海洋上建立大規(guī)模陽光發(fā)電裝置，最終通過核聚進(jìn)行電解，得到最理想的綠氫。

　　然而，綠氫的興起讓人們開始擔(dān)憂我國煤化工行業(yè)的未來。因為包括煤化工在內(nèi)的化工行業(yè)生產(chǎn)的基本上都是灰氫(通過化石能源產(chǎn)生的氫氣，產(chǎn)生的二氧化碳直接排放到大氣)。據(jù)悉，生產(chǎn)灰氫排放的二氧化碳可使空氣中二氧化碳濃度超過0.04%，是導(dǎo)致我國氣候問題的主因之一。那么，在蓬勃發(fā)展的綠氫和碳中和碳達(dá)峰的夾擊下，我國煤化工行業(yè)未來是全軍覆沒還是絕處逢生呢?

　　事實上，筆者認(rèn)為，煤化工完全可以通過和綠氫耦合創(chuàng)造出新的發(fā)展機遇。

　　首先我們要認(rèn)識到一點，結(jié)合我國國情，作為化工行業(yè)重要分支的煤化工，即使在碳中和年代也是要繼續(xù)下去的，關(guān)鍵在于如何發(fā)展。針對目前煤化工排放二氧化碳量過多的現(xiàn)狀，顯然行業(yè)需要創(chuàng)新，需要用綠氫技術(shù)來改造煤化工。

　　經(jīng)典的現(xiàn)代煤化工工藝流程是這樣的：煤氣化+空分+變換+凈化+合成+精制。這是煤制甲醇、煤制油、煤制乙二醇、煤制烯烴等都要經(jīng)過的步驟。盡管該流程是能量優(yōu)化的較好樣板，但缺點是二氧化碳排放較多，不符合未來碳中和的時代要求。因此，筆者試著用綠氫化工的方法來對這個流程進(jìn)行改造，盡量減少排碳量。

　　筆者設(shè)計的新流程是這樣的：煤氣化+電解水+配氫+凈化+合成+精制。不用空分，用電解得到的氧氣進(jìn)行氣化，然后與電解得到的氫氣進(jìn)行配氫，配完氫后的工藝氣體氫碳比基本為2:1，適合于合成甲醇、油品等。因為沒有變換過程，就沒有大量二氧化碳的產(chǎn)生。就整個煤化工流程來講，只是在氣化過程中產(chǎn)生少量二氧化碳。如果企業(yè)還需要氮氣的話，可以補充一個小空分專門生產(chǎn)氮氣。富余的氧氣可作為副產(chǎn)品加以利用。

　　與經(jīng)典流程相比，筆者設(shè)計的流程煤氣化規(guī)模明顯縮小，取消了絕大部分空分和變換，凈化規(guī)模也顯著縮小，單位產(chǎn)品的耗煤量可以減少1/3至1/2。這是這一流程最大的特點。如果這一流程再結(jié)合用森林來消除二氧化碳或者深埋二氧化碳技術(shù)，完全能夠滿足當(dāng)前我國減碳的基本要求。筆者認(rèn)為，若這一流程開發(fā)成功，或許將給當(dāng)前躊躇不前的煤化工行業(yè)帶來生機。

　　當(dāng)然，還應(yīng)注意的是，綠氫的發(fā)展并非一帆風(fēng)順，首當(dāng)其沖的便是成本問題。目前業(yè)界總體意見是綠氫產(chǎn)業(yè)投資過大，可能會給推廣帶來很大障礙。但是筆者相信，通過化工企業(yè)應(yīng)用流程模擬和經(jīng)濟分析等技術(shù)，完全可以創(chuàng)新出更好的綠氫化工流程，在新建裝置或老廠改造中發(fā)揮作用，使煤化工進(jìn)入真正的綠氫時代。