探索工业废水制氢对石化/煤化工行业意义

发布时间：2023-11-09 22:51:23

近日，东方电气(福建)创新研究院与石油长庆油田分公司签署项目合作协议，将让无淡化海水原位直接电解制氢技术应用于长庆油田。本次合作项目是无淡化海水原位直接电解制氢技术在工业废水利用领域的运用，是里程碑式的突破。项目未来探索将海水制氢技术拓展到节能领域，为石化废水、炼钢废水等工业废水制氢提供路线参考。

01政策支持石化/煤化工企业制氢

10月25日，发改委发布关于促进炼油绿色创新高质量发展的指导意见。

意见中指出：支持制氢用氢降碳。推动炼油与可再生能源融合发展，鼓励企业大力发展可再生能源制氢。支持建设绿氢炼化示范工程，推进绿氢替代，逐步降低行业煤制氢用量。鼓励强化加氢工艺选择性，实施氢气网络系统集成优化，降低碳排放。

7月27日，发改委发布关于推动现代煤化工产业健康发展的通知。

通知中指出：在资源禀赋和产业基础较好的地区，推动现代煤化工与可再生能源、绿氢、二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）等耦合创新发展。

02石化/煤化工行业用氢千万吨级

我国石化行业是工业用氢的大户，主要用氢领域包括合成氨、甲醇、现代煤化工、炼油等。据统计，2020年生产合成氨的中间原料—氢气产能为1270万吨/年，生产甲醇（包括煤经甲醇制烯烃）的中间原料—氢气产能为1150万吨/年，现代煤化工范畴内的煤间接液化、煤直接液化、煤制天然气、煤制乙二醇的中间原料氢气产能为411万吨/年，炼厂用氢规模为450万吨/年，焦炭和兰炭副产氢综合利用规模（不包括制氨醇产能）为615万吨/年。

当前，众多炼油企业正向炼化一体化方向迈进，推动炼油传统产能与氢能协同发展，炼油厂化工转型路线实质为多种加氢技术、裂化技术和多种裂解技术的集成优化，主要包括分别以“渣油加氢裂化+催化裂解”“蜡油、柴油加氢裂化+催化裂解”“渣油加氢处理+催化裂解”“渣油加氢处理+催化裂解”“全加氢裂化”为主的四种关键技术路线。

03石化/煤化工行业用水量大废水排放多

我国煤、水资源分布严重不均匀，富煤地区往往缺水，有水的地方却又少煤。资源禀赋决定了现代煤化工项目必须用好宝贵的水资源。

现代煤化工项目到底能不能少用水？这也是从行业起步之初到今，被问了十多年的一个关键问题。以煤制烯烃、合成氨、甲醇等细分领域为例，2020年单位产品取水量分别为22立方米/吨、12立方米/吨—16立方米/吨、13立方米/吨。

除此之外，石化/煤化工企业还是废水排放大户，日废水产生量几千吨甚至上万吨，要做到废水零排放，其成本几乎是天文数字，是企业根本难以承受的，一个百亿的现代煤化工项目，水处理成本高达10亿以上。

以神华包头煤制烯烃升级示范项目为例，该项目171.508亿元，主体工程主要包括粉煤加压气化、变换、低温甲醇洗、硫回收、甲醇合成、甲醇制烯烃（MTO）、聚乙烯、聚丙烯、空分等装置。公辅工程主要包括罐区、循环水系统、火炬系统等。

04海水制氢接连突破及工业废水制氢探索

今年6月，由东方电气集团与我国工程院谢和平院士团队联合开展的海上风电无淡化海水原位直接电解制氢技术在福清海域中试成功，省去了海水淡化等环节，可直接在成分复杂的非淡水中制氢。因此，该技术还能应用于油田采油废水、工业废水、火电厂废水、城市生活废水等领域。项目未来探索将海水制氢技术拓展到节能环境保护领域，为石化废水、炼钢废水等工业废水制氢提供路线参考。

据悉，长庆油田每年产生300多万吨气田采出水，若能全部用于制氢，可以生产33万吨氢气，占2022-2030年间新增氢气需求量的16.5%。

同样在海水直接制氢领域有所突破的还有大连化物所，10月份，大连化物所催化基础重点实验室能源与环境小分子催化研究中心围绕近岸/离岸海上风电制氢需求，研发出以海水为原料制备氢气联产淡水的新技术，并依托该技术完成了25千瓦级装置的测试验证。

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