為煤化工建立個(gè)綠氫示范工廠

　　綠氫是以風(fēng)電、水電、太陽(yáng)能等可再生能源生產(chǎn)，由于制氫過(guò)程中完全沒(méi)有碳排放，受到全球和許多產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)注。許多人都提出以綠氫作為汽車(chē)能源。這是未來(lái)的一個(gè)大方向，廣受支持。而筆者以為，如果綠氫可以作為汽車(chē)能源，是不是也可以作為化學(xué)工業(yè)的原料呢?這個(gè)問(wèn)題值得討論，特別是對(duì)煤化工產(chǎn)業(yè)尤其重要。

　　近年來(lái)煤化工產(chǎn)業(yè)一直在走下坡路，無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)性還是環(huán)保性來(lái)講，日子都很難過(guò)。煤制燃料企業(yè)更是叫苦不迭。原油等國(guó)際能源價(jià)格在下跌，而國(guó)內(nèi)煤價(jià)不斷上揚(yáng)，再加上雙碳目標(biāo)要求，都給煤化工產(chǎn)業(yè)很致命性的打擊。不少人表示，煤化工搞不下去了，煤化工的末日到了。是否真這樣呢?筆者不這樣看。既然綠氫能用作汽車(chē)燃料，為什么不可以用作化工原料?或許綠氫能讓煤化工重返青春呢!

　　以綠氫為原料，使煤化工產(chǎn)業(yè)生存和發(fā)展下去，關(guān)鍵在于徹底改變煤化工流程。原有的煤化工工藝路線已經(jīng)走進(jìn)了死胡同，必須顛覆以一氧化碳變換反應(yīng)制取氫氣的傳統(tǒng)辦法，把電解氫引入流程中來(lái)。這是煤化工產(chǎn)業(yè)共同的命題，不只是煤制燃料單一的命題。

　　筆者設(shè)想的煤化工綠氫流程是這樣的：電解水+煤氣化+配氫+凈化+合成+精制。

　　許多人提出，綠氫成本太高，不能用在煤化工上。但思考問(wèn)題不應(yīng)只看眼前。我們不能拿現(xiàn)在工業(yè)氫氣的生產(chǎn)成本放到這個(gè)綠氫流程中去計(jì)算。因?yàn)樵诰G氫流程中，氫氣的生成還帶來(lái)很多積極的影響，使得整個(gè)生產(chǎn)的投資成本都明顯下降。因此，這筆賬要綜合來(lái)算。

　　引入綠氫的積極因素主要有如下4個(gè)：

　　第一，取消空分?？辗盅b置就是用來(lái)把空氣中的各組分氣體分離，分別生產(chǎn)氧氣、氮?dú)狻鍤獾葰怏w的一套工業(yè)設(shè)備。綠氫流程中不僅會(huì)產(chǎn)生氫氣，而且在電解過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生氧氣。這些氧氣足夠供煤氣化使用，因此空分裝置可以取消。這就省下了很大的一筆投資和操作費(fèi)用。

　　第二，縮小煤氣化規(guī)模。因?yàn)椴辉傩枰敲炊嘁谎趸既マD(zhuǎn)化為氫氣，所以煤氣化規(guī)模至少可以縮小一半以上。這樣又省下了很大一筆投資和操作費(fèi)用，而且單位產(chǎn)品的煤耗可以減少1/3至1/2。

　　第三，取消變換工藝，包括一氧化碳與水的變換反應(yīng)和一些換熱過(guò)程。這可以再節(jié)省很大一筆投資和操作費(fèi)用。

　　第四，凈化規(guī)模明顯縮小。合成氣中沒(méi)有那么多的二氧化碳產(chǎn)生，煤氣化規(guī)模縮小，硫含量也降低了，所以?xún)艋囊?guī)模就明顯縮小了。預(yù)計(jì)凈化規(guī)?？梢钥s小一半以上，也可以省下一筆投資和操作費(fèi)用。

　　把上面這些積極因素綜合起來(lái)，把綠氫的成本放在整個(gè)流程中計(jì)算，才能得到真正的綠氫成本。這是不能單獨(dú)抽出來(lái)算的。換句話(huà)說(shuō)，整個(gè)煤化工的生產(chǎn)中合成氣的成本不會(huì)那么高了，綠氫也就不會(huì)像人們說(shuō)的那么貴了。

　　制造綠氫增加的成本和投資，主要包括電解槽、氫氣和氧氣儲(chǔ)罐以及氫氣壓縮機(jī)和氧氣壓縮機(jī)等設(shè)備。現(xiàn)在國(guó)際上先進(jìn)的電解技術(shù)，3.3度電就可制得一立方米氫氣。再加上可再生能源發(fā)電規(guī)模化以后成本的下降，從整個(gè)流程來(lái)考慮，綠氫煤化工流程的成本與經(jīng)典煤化工流程的成本相差不會(huì)很大。國(guó)外有專(zhuān)家估計(jì)，隨著電解技術(shù)的進(jìn)步，到2030年，綠氫成本將降到每千克1.4～2.3美元，相當(dāng)于每立方米0.81～1.33元人民幣。這樣的話(huà)，在煤化工流程中使用綠氫在經(jīng)濟(jì)上是行得通的。

　　筆者還有一個(gè)建議，建一個(gè)綠氫煤化工流程中型示范廠。如果試驗(yàn)示范成功，那就是為徹底改變煤化工困局闖出了一條路。

　　當(dāng)然，目前的綠氫煤化工流程只是理論研究，是單元組合的研究，不是試驗(yàn)的結(jié)果。解決這個(gè)問(wèn)題的唯一辦法就是建一個(gè)一定規(guī)模的示范廠，包括從原料到產(chǎn)品的所有工藝和公用工程單元在內(nèi)，規(guī)模在10萬(wàn)～20萬(wàn)噸。示范內(nèi)容主要是煤制精合成氣這一段，產(chǎn)品是醇或油等都可以。這個(gè)廠麻雀雖小五臟俱全，可以作為規(guī)模放大的基礎(chǔ)。這個(gè)示范廠將起到很大作用，甚至可能決定整個(gè)煤化工產(chǎn)業(yè)的命運(yùn)。

　　實(shí)際上我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)的成就得益于示范廠的岀現(xiàn)。最早國(guó)內(nèi)煤制油曾經(jīng)有過(guò)一個(gè)16萬(wàn)噸的示范廠。2009年這個(gè)廠的成功運(yùn)行不僅趕走了囯外同樣的技術(shù)，而且使得現(xiàn)在600萬(wàn)噸產(chǎn)能的煤制油裝置同樣建設(shè)成功，可見(jiàn)示范廠的重要作用。

　　現(xiàn)在綠氫流程就需要這樣一個(gè)示范廠來(lái)證明在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都行得通，然后在此基礎(chǔ)上擴(kuò)大規(guī)模，建設(shè)各種工藝和產(chǎn)品的煤化工裝置。但是，這樣的工程單靠研究單位和工程公司很難完成。這個(gè)示范廠需要國(guó)家來(lái)支持。這應(yīng)該是國(guó)家重大科學(xué)發(fā)展項(xiàng)目，它的成功與否將決定煤化工整個(gè)產(chǎn)業(yè)的成敗，是石油和化工行業(yè)的大事。