文档介绍：ΟΟΟ
特约专稿
ΟΟ煤气化制氢技术在我国的发展
徐振刚1 ,王东飞2 ,宇黎亮2
(1. 煤炭科学研究总院北京煤化学研究所,北京 100013 ;2. 潞安矿业集团公司,山西长治 046204)
摘要:在简要概述了目前氢的来源和氢的利用等有关情况的基础上,着重介绍了煤气化制氢技术的工艺
路线,并分析了该技术目前存在的问题与相关的对策建议,以及在我国发展和应用的前景。
关键词:氢;煤炭气化;煤化工
中图分类号: TQ54 文献标识码:A 文章编号:1005 2798 (2001) 04 0003 04
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近年来,由于传统的化石能源消耗量的逐年迅阳极反应:2OH - 2e = 0. 5O2 + H2O ;
速增长及其在利用过程中排放的污染物对生态环境总反应: H2O = H2 + 0. 5O2 。
造成的压力日益加重,在全球范围内开展了大规模水蒸气在 800~1 000 ℃的高温下电解,比水在
的探索新能源的工作。氢作为一种新型二次能源, 室温下电解可以节省 30 %的电耗,同时生产效率也
燃烧后的生成物是水,不产生影响环境的污染物,不会得到明显提高。
排放可能导致全球变暖的温室气体,不破坏地球的水的碘—硫热化学循环分解制氢。主要包括以
物质循环,被公认为 21 世纪的一种非常重要的洁净下几个步骤:
能源。世界上许多国家都对氢能的发展给予了高度 I2 + SO2 + 2H2O = 2HI + H2 SO4 ,20~100 ℃;
重视。 2HI = H2 + I2 ,200~700 ℃;
氢能系统的开发,首先需要解决以下 3 个主要 H2 SO4 = H2O + SO2 + 0. 5O2 ,850 ℃。
方面的问题: ①氢的经济、大量生产所用的原料与工其中,生成 H2 和 O2 的两个化学反应均可在固
艺; ②氢的安全、经济、方便储存与输送; ③氢的安体催化剂的作用下在液相中进行。
全、高效、无公害利用。(2) 化石燃料转化制氢,其中主要有天然气水
显然,制氢技术的发展是开发氢能系统的基础蒸气重整和煤气化两种工艺。
和前提。而氢的经济、大量生产的基础和前提则是天然气水蒸气重整制氢。主要化学反应方程式为:
其原料资源要足够丰富。相对于其它常规一次能源 CH4 + H2O = 3H2 + CO 。
而言,中国的煤炭资源要丰富得多。因此,在太阳天然气水蒸气重整是目前工业上已广泛应用的
能、风能、地热能及生物能等新能源和可再生能源实成熟制氢技术, 典型的工艺条件为: 温度 750 ~
现大规模商业化应用之前,煤气化制氢技术在中国 850 ℃,压力 2~3 MPa 。对于不同的 H2 用途,水蒸
会有十分广阔的发展前景。气与 CH4 的比例为 2∶5 。与传统工艺相比,在产生
等量 CO2 的情况下,如果吸热反应所需的热量由核
1 氢的来源
能提供,则该工艺的 H2 产量可提高 40 %~50 %。
目前,工业上用氢的来源主要分为以下两大类。煤气化制氢。主要化学反应方程式为:
(1) 水分解制氢,其中又细分为水电化学分解 C + H2O = H2 + CO 。
和水热化学分解两种工艺。在煤气化制氢工艺中,为吸热的煤气化反应提
水的电化学循环分解制氢。化学反