國內天然氣制氫現狀與發展前景

在氫氣制取方式中，天然氣制氫是目前國內主要的制氫方式之一。

近期，國內天然氣制氫領域喜訊不斷。項目方面，山西豐圣能源液化天然氣提氦制氫項目、空氣產品濰坊天然氣制氫項目、興縣天然氣（煤層氣）液化提氦制氫項目等大投資項目建設進展迅速；裝備方面，國內單系列最大規模10萬方/小時天然氣制氫裝置投料開車；技術方面，中國科學院實現400°C溫和條件下“凈零排放”的天然氣制氫原理突破。

一系列利好事件下，國內天然氣制氫領域發展情況如何？對氫能產業發展有何積極影響？

天然氣制氫項目持續推進

近年來，天然氣制氫產業得到了快速發展。

從今年1月至今，天然氣制氫發展速度不減，多個大投資項目也在不斷推進中。

6月26日，山西豐圣能源科技有限公司年產48萬噸LNG液化天然氣提氦制氫項目開工。該項目總投資22.3億元，計劃建成年產48.2萬噸的LNG液化天然氣及配套基礎設施和提氦裝置，并實現年產5.6萬噸氫氣。

5月，空氣產品濰坊天然氣制氫項目進行設備單機調試。項目一期投資3800萬美元、用地51畝，主要建設3條天然氣裂解制氫裝置及配套設施，生產高純電子級別、燃料級別氫氣以及液氮、液氧、液氬、液體二氧化碳等工業氣體，年綜合產能1.7萬噸。

4月，興縣天然氣（煤層氣）液化提氦制氫項目一期建設進入后期收尾階段。該項目總投資20.8億元，一期主要建設1套年產24萬噸LNG天然氣液化裝置及1套年產19.8萬立方米的提氦裝置，項目預計2023年8月投產運營。二期主要建設1套年產5.6萬噸制氫生產裝置，預計2024年11月建成投產。

經過多年項目實踐應用，天然氣制氫裝置也取得了進一步突破。6月底，浙江石化10萬方/小時天然氣制氫裝置投料開車。其是國內單系列最大規模天然氣制氫裝置，采用的CN-14R型預轉化催化劑結構穩定、抗積碳性強，能有效縮短裝置開車時間，節省了大量開車費用。

此外，天然氣制氫在加氫站領域也發展迅速。1月，北京大興區政府表示計劃在全球日加氫量最大的海珀爾加氫站開展站內天然氣制氫項目，降低加氫站對外界氫源的依賴；2月10日，國內首個《站內橇裝天然氣制氫設備技術要求》聯盟標準正式發布，該標準規范了站內橇裝天然氣制氫設備的有關技術、安全等方面的要求，填補了該領域相關標準的空白。

繼煤制氫后，天然氣制氫在國內氫氣制取市場上占比排第二位，是國內主要的制氫來源之一。隨著天然氣制氫市場的不斷發展壯大，會有更多相關項目實現投運，助力氫能產業高質量發展。

天然氣制氫的技術特點與現狀

天然氣制取的氫氣也被稱為“藍氫”，因高性價比受到市場的青睞。整體來看，天然氣制取的“藍氫”在碳排放上低于煤制的“灰氫”，在制取成本上優于風電制取的“綠氫”，擁有生產效率高、耗水量少、生產成本較低等諸多優勢。

從技術路線來看，天然氣制氫主要可分為天然氣水蒸氣轉化制氫、天然氣部分氧化制氫以及天然氣自熱重整制氫。其中天然氣水蒸氣轉化制氫是最成熟、應用最多的技術路徑，其原理是在催化劑反應及高溫條件下，通過對天然氣進行預處理，然后在轉化爐中將甲烷和水蒸汽進行轉化，最后在變換塔中產出氫氣。

工藝原理看似簡單，但其實天然氣制氫的流程很復雜，操作難度高，為了防止重整催化劑中毒，天然氣制氫的生產過程需要將原料氣的硫含量降至百萬分之一以下。同時，在高溫條件下，如何保持催化劑的穩定性和活性也是一大難題，另外在合成氣生成、有害氣體排放等流程上也需要進一步改進。

面對發展的挑戰，多年來行業專家也在不斷探索和鉆研，以實現天然氣制氫工藝的突破。

今年3月，中國科學院工程熱物理研究所首次實現了400°C溫和條件下“凈零排放”的天然氣制氫原理突破。該技術通過有序分離氫氣和CO2產物，將天然氣制氫反應溫度由傳統的800-1000°C降至400°C以下，做到了99%以上甲烷直接轉化為高純氫與高純CO2，制氫與脫碳能耗下降幅度達20-40%，實現了基于化石能源的制氫與脫碳的完全協同。

天然氣是化石能源中最清潔低碳的品類，單位能量產生的二氧化碳不到煤炭的50%。目前，可再生能源制氫在短時間內還難以規模化和商業化，利用天然氣制取氫氣是快速降低制氫碳排放的有效方式，可以在一定程度上緩解國內能源替代過程中的壓力，對進一步促進國內能源結構低碳轉型起到積極作用。