世界首创！煤加氢气化技术在内蒙古成功应用；绿氢耦合煤化工发展真的有前景吗？
文章来源：全球氢能、达拉特发布、人才鄂尔多斯
7月15日，研发历时13年，由鄂尔多斯市新奥集团自主研发的煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术(CHARM)成功完成煤加氢气化一体化气化炉的试车任务，标志着煤加氢气化这一世界首创技术在鄂尔多斯市达拉特旗取得重大突破。
达拉特经济开发区新能能源有限公司园区，图源达拉特发布
据了解，煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术是一种新型粉煤分级分制利用技术，它不仅能够高效清洁转化煤炭资源制备天然气，同时还能副产高附加值的轻质芳烃。这一技术的核心在于煤粉与氢气在中温和高压条件下发生快速加氢热解反应，生成甲烷、轻质芳烃和清洁半焦。与传统的煤制气或煤制油技术相比，该技术融合了两者的优势，实现了煤炭资源的梯级利用和全价开发，真正做到了煤炭的清洁、高效综合利用。
“2011年，我们公司承担‘863’国家计划课题的加氢气化项目正式启动，历经13年的科研攻关，该技术已经从实验室走向工业化应用。这一技术的成功应用，不仅标志着中国在煤炭清洁高效利用领域取得了重大突破，更为我国能源安全和环境保护提供了强有力的技术支撑。”新能能源有限公司总工程师李美喜介绍。
工作人员有条不紊地操控着煤加氢气化中控系统，图源达拉特发布
2018年12月，新奥集团在达拉特旗成功建设了400吨/天加氢气化工业示范装置，该装置高82米，共12层。2021年7月，实现了长周期运行，期间通过了中国石油和工业联合会的现场考核，证明了煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术在设计工艺条件下具备高效稳定运行能力。
以20亿方规模煤制天然气进行核算，采用半焦气化制氢模式，每产千方天然气将副产轻质芳烃约200公斤，具有明显的能效优势，且环境友好。
自2021年加氢气化示范装置通过中国石油和化学工业联合会的性能考核以来，新能能源便致力于技术的进一步优化与升级。面对简化工艺流程、降低固定投资、提高系统能效与安全性的挑战，能源研究院提出了将气化炉、废热锅炉、半焦冷却流化床耦合为一体的一体化技术优化方案，并创新性地采用氢气直接燃烧加热炉取代传统热风炉，这一系列创新举措为煤气化技术的商业化落地注入了新的活力。
此番，经过一个月的连续运行，加氢气化一体化技改项目不仅实现了“高温高气、低温高油”两个工况的自由切换，还取得了完整的实验数据。这一成果得到了中国煤炭加工利用协会性能考核专家组的高度认可。可以预见，煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术的成功应用，将为我国煤炭资源的清洁高效和能源结构的转型升级开辟新途径、提供更优方案。
绿氢耦合煤化工发展真的有前景吗？
现代煤化工与绿电和绿氢耦合发展可以促进煤化工行业源头大幅度减少碳排放，同时也能为绿电绿氢提供大的应用场景，是中国如期实行双碳目标的重要路径。
事实上，包括煤化工、炼油、合成氨、甲醇、钢铁等在内的大化工行业，均是能源消耗与二氧化碳重点排放行业，耦合氢能（尤其是绿氢）是大化工行业深度脱碳的有效路径。据全球氢能不完全统计，近年国家出台了多项政策推动氢能应用于大化工领域，尤其在2024年，政策引导愈发明确——
2023年12月27日，国家发展改革委修订发布《产业结构调整指导目录（2024年本）》，在新能源鼓励类产业的发电互补技术与应用领域，增加了“电解水制氢和二氧化碳催化合成绿色甲醇”，为我国氢能产业的落地应用与市场普及打开了新思路。[相关阅读：氢能相关纳入鼓励范畴！国家发改委《产业结构调整指导目录（2024年本）》公布]
2024年2月4日，工业和信息化部印发《工业领域碳达峰碳中和标准体系建设指南》。文件中涉及到氢能的内容有：在燃料替代方面，重点制定生物质燃料替代技术，氢冶金，炉窑氢燃料替代，玻璃熔窑窑炉氢能煅烧、水泥窑窑炉氢能煅烧、燃氢燃气轮机、氢燃料内燃机等氢能替代。
2月29日，工业和信息化部联合国家发展改革委、财政部等七部门发布《关于加快推动制造业绿色化发展指导意见》提出， 前瞻布局绿色低碳领域未来产业。聚焦“双碳”目标下能源革命和产业变革需求，谋划布局氢能、储能、生物制造、碳捕集利用与封存（CCUS）等未来能源和未来制造产业发展。围绕石化化工、钢铁、交通、储能、发电等领域用氢需求，构建氢能制、储、输、用等全产业链技术装备体系，提高氢能技术经济性和产业链完备性。[相关阅读：工信部等7部门：构建氢能全产业链技术装备体系]
4月3日，发改委、工信部、自然资源部、生态环境部、能源局、林业局等六部门联合发布《关于支持内蒙古绿色低碳高质量发展若干政策措施的通知》，文件提出探索现代煤化工与绿氢、高质量发展氢能产业集群、完善加氢站等基础设施体系等三方面意见。[相关阅读：发改委等六部门：支持内蒙古探索现代煤化工与绿氢，完善加氢站等基础设施体系]
6月19日，国家发改委发布了《天然气利用管理办法》，文件提及，天然气利用的优先类别包括：油气电氢综合能源供应项目和终端天然气掺氢示范项目等高精尖的天然气安全高效利用新方式。
6月7日，国家发展改革委等5部门联合发布钢铁、炼油、合成氨、水泥4个行业节能降碳专项行动计划，部署系列重点任务。国家发展改革委有关负责人表示，将会同有关部门，支持和推动各地区、有关行业和企业做好文件贯彻落实工作，深入实施分领域分行业节能降碳专项行动，加快节能降碳改造和用能设备更新，为积极稳妥推进碳达峰碳中和、加快发展方式绿色转型提供有力支撑。[相关阅读：氢能在化工领域大有可为！国家发改委连发4项氢能相关政策]
绿氢耦合煤化工项目是化工产业与氢能的良好结合。作为化工产业中的重要还原剂，绿氢产量在化工厂中十分可观。煤化工和绿电绿氢耦合发展能简化煤化工生产流程，理论上可将原料煤中碳都转化到甲醇等后续产品中，实现煤化工源头大幅减碳，同时又能为绿电绿氢发展提供巨大应用场景，是煤化工企业和氢能生产企业生存和发展的需要。
目前，现代煤化工与绿电和绿氢耦合发展还处于研发和产业化示范阶段，不过在2024年，国内多个绿氢耦合煤化工项目开工，从体量、项目投资以及制氢量上，争当“全球第一”。
2月，宝丰内蒙古绿氢与煤化工耦合项目完成航天炉吊装，项目建成后将是全球单厂规模最大的煤制烯烃项目，也是全球唯一规模化用绿氢替代化石能源生产烯烃的项目。[相关阅读：478亿！宝丰内蒙古绿氢与煤化工耦合项目完成航天炉吊装]
项目气化装置采用航天工程公司独立研发、具有自主知识产权的HT-L航天粉煤加压气化技术；采用11台4000吨级、水激冷航天炉，分3个系列布置，配套6.5MPa高压粉煤输送，从核心设备到工艺流程，均为国内首次应用。
6月28日，由国家能源集团国华投资（氢能公司）宁夏分公司建设的宁东可再生氢碳减排示范区一期项目清水营制氢厂建成中交。清水营制氢厂总制氢规模为15000标方/小时，采用光伏直流电解水制氢技术，设置16台（15开1备）碱性电解槽。该项目是我国由国企投资建成中交的第四个万方级绿氢项目，也是我国首个建成中交的万方级煤化工领域应用绿氢项目。[相关阅读：第四个万方级绿氢项目！全国首个万方级煤化工应用绿氢项目建成中交]
国华投资（氢能公司）清水营制氢厂，图源国华投资（氢能公司）
6月30日，内蒙古宝丰煤基新材料有限公司宝丰烯烃220千伏变电站成功送电。该变电站成功送电不仅为宝丰煤基新材料项目的建设投产提供了坚实可靠的电力保障，也为宝丰煤基新材料后续“风光融合”发绿电制取绿氢奠定了基础。[相关阅读：全球单厂规模最大绿氢耦合煤制烯烃项目变电站成功送电]
7月初，重塑能源与福建省氢能产业发展有限公司在福建福州举行了双方战略合作会谈，并签署了合作谅解备忘录（MOU）。双方将围绕推动福建绿色交通、绿色化工、绿色园区及港口建设方面因地制宜地探索合作机会，携手探索绿电绿氢绿色化工耦合。
7月12日，新疆新业国有资产经营集团有限责任公司准东20亿立方米/年煤制天然气项目环境影响评价第一次信息公示。项目总投资155亿元，新建20亿立方米/年煤制天然气项目，主要生产装置包括电解水制氢等装置，以及配套的公辅工程及环保工程。[相关阅读：新疆绿氢耦合煤化工项目首次环评公示]
从能源结构来看，新型能源体系强调能源的自主性、多元化，当前很多地方在发展氢能，推动绿氢和相关产业的耦合，是在抢占绿氢产业的先机。
作为碳中和目标实现前的中间产业措施，今后一段时间内，用风力发电和光伏发电制取氢，推动绿氢与现代煤化工的产业耦合，既可促进经济的持续发展，也为绿氢相关产业的发展奠定坚实的技术基础。未来绿氢的开发利用在一些地方将会促进经济的突破性发展，特别是在西部风光资源丰富的地区，可以通过发展绿氢储能技术，促进风光发电的外输。
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