工业副产氢的主要来源有氯 碱副产氢、焦炉煤气制氢、轻烃裂解制氢和合成氨和合成甲醇副产气等。
氯碱副产制氢:氯碱工业生产以食盐水为原料,利用隔膜法或离子交换膜法 等生产工艺,生产烧碱、聚氯乙烯 (PVC)、氯气和氢气等产品。氯碱副产氢具有 氢气提纯难度小、耗能低、自动化程度高以及无污染的特点,氢在提纯前纯度可 达 99% 左右,通过氯碱工业得到的副产氢纯度一般在 99.99%以上,且含碳量较 低。参考《中国氢能产业发展报告 2020》,氯碱工业副产制氢的综合成本在 13.4-20.2 元/kg 左右。
焦炉煤气制氢:焦炉煤气是炼焦的副产品,焦炉煤气制氢工序主要有:压缩 和预净化、预处理、变压吸附和氢气精制。根据《中国氢能产业发展报告 2020》, 综合考虑,焦炉煤气制氢综合成本在 9.3-14.9 元/kg 左右。
轻烃裂解制氢:主要有丙烷脱氢 (PDH) 和乙烷裂解等 2 种路径。轻烃裂解 的氢气杂质含量低于焦炉气制氢,纯度较高。其中 PDH 是制备丙烯的重要方式, 丙烷在催化剂条件下通过脱氢生成丙烯,其中氢气作为丙烷脱氢的副产物;PDH 产物中氢气 (φ) 在 60%~95%,可通过纯化技术制取满足燃料电池应用的氢气; PDH 装置副产的氢气纯度高,提纯难度小,且大部分产能靠近东部沿海地区, 与下游燃料电池应用市场紧密贴合。截至 2020 年底,国内共有 10 余个 PDH 项 目投产,此外还有若干 PDH 项目在建,预计到 2023 年, PDH 项目副产氢气产 能可达到 37 万吨/年;参考《中国氢能产业发展报告 2020》, PDH 生产成本约 为 1.0~1.3 元/Nm3,提纯成本约 0.25~0.5 元/Nm3 , 制氢综合成本为 14.0-20.2 元/kg。乙烷蒸汽裂解乙烯技术成熟,技术上不存在瓶颈,生产成本约为 1.1~1.3 元 /Nm3 ,提纯成本约为 0.25~0.5 元/Nm3,制氢综合成本在 15.1-20.2 元/kg。
合成氨和合成甲醇副产气:根据《中国氢能产业发展报告 2020》,目前中国 氢气消耗结构中用于合成氨、合成甲醇的氢气消耗量占比达 50%以上。合成氨、 合成甲醇在生产过程中会有含氢气的合成放空气和驰放气排出,氢气含量在 18%-55%之间。因此合成氨、合成甲醇企业可回收利用合成放空气和驰放气实 现氢气外供。该技术路线副产氢总成本为 14.6-22.4 元/kg。