甲醇制氢技术工艺及原理

工艺原理甲醇裂解反应：CH3OH→CO+2H2，甲醇在一定条件下分解为一氧化碳和氢气，这是一个吸热反应。

一氧化碳变换反应：CO+H2O→CO2+H2，甲醇裂解产生的一氧化碳与水蒸气反应，生成二氧化碳和更多的氢气。

总反应：CH3OH+H2O→CO2+3H2，甲醇和水终反应生成二氧化碳和氢气。

工艺流程原料准备：将甲醇和脱盐水按一定比例混合，形成反应原料。

加热汽化：把混合后的原料送入气化过热器，进行加热汽化，提升至反应所需的温度和压力。

催化反应：汽化后的甲醇和水蒸气进入转化反应器，在催化剂作用下，发生甲醇裂解和一氧化碳变换反应，生成含氢气和二氧化碳的混合气体。

产物分离：转化气通过换热器、冷却器和冷凝器进行冷却和冷凝，使甲醇和水冷凝，进入水洗吸收塔，用脱盐水吸收未冷凝的甲醇，未冷凝的甲醇被回收作为原料再次利用。

二氧化碳回收：水洗吸收塔塔顶排出的气体送入二氧化碳回收装置，采用变压吸附或化学吸收法回收二氧化碳。

氢气提纯：经过二氧化碳捕集的转化气，氢气含量达 90% 以上，再通过变压吸附获得不同纯度的氢气。

产品收集：净化后的氢气被收集，用于各种需要氢气的场合。

氢能源设备

氢能源设备涵盖范围较广，以下是一些常见类型：

制氢设备：如甲醇制氢设备、水电解制氢设备、天然气重整制氢设备等。甲醇制氢设备通过上述甲醇制氢工艺，将甲醇和水转化为氢气；水电解制氢设备是利用电能将水分解为氢气和氧气；天然气重整制氢设备则是使天然气与水蒸气在催化剂作用下反应生成氢气。

储氢设备：包括高压气态储氢罐、低温液态储氢罐、固态储氢材料等。高压气态储氢是将氢气压缩在高压容器中；低温液态储氢是将氢气冷却至低温使其液化后储存；固态储氢则是利用某些材料与氢气发生化学反应或物理吸附作用来储存氢气。

加氢设备：主要是加氢站中的加氢机等设备，用于给氢燃料电池汽车等设备加注氢气，实现氢气的安全、快速加注。

氢燃料电池设备：由电堆及电控辅助系统组成2。电堆是核心组件，由多片单体燃料电池串联或并联，包含双极板、膜电极组件等部件；电控辅助系统用于控制燃料电池的运行，如调节燃料和氧化剂的供应、监测电池状态等。

天然气掺氢降低碳排放

原理：天然气主要成分是甲烷，燃烧时会产生二氧化碳。氢气燃烧只生成水，不产生二氧化碳。将氢气掺入天然气后，在燃烧过程中，氢气先于天然气燃烧，提高了燃烧效率，使天然气燃烧更充分，减少了天然气的不完全燃烧产物，从而降低了单位能量输出的二氧化碳排放量。同时，由于氢气燃烧不产生二氧化碳，整体上降低了混合气体燃烧后的碳排放总量。

意义：在能源利用中，天然气是重要的化石能源，广泛应用于工业、居民生活等领域。通过天然气掺氢技术，能在现有天然气基础设施和使用体系下，逐步引入清洁能源氢气，在不大规模改变能源使用方式和设备的前提下，有效降低碳排放，助力实现碳达峰、碳中和目标，推动能源向清洁化、低碳化转型。

关于甲醇制氢成本约一元一方，在技术不断进步、规模化生产以及合理的原料采购和工艺优化等条件下是具有可行性的。甲醇制氢在原料成本、设备投资和运行成本等方面有一定优势，随着技术成熟和产业发展，成本有望进一步降低并稳定在较低水平。