氢气的生产方法和应用基本状况

1. 氢气简介

氢是*的zui洁净的燃料，也是重要的化工合成原料。但氢气不是一次能源，它是要从一次能源通过转换生产出来的能量载体。它又是一种气体燃料，在输送分配方面相对地存在着一定困难。中国又是一个以煤为主要一次能源的国家，所以，就要应用“环境、能效、经济”的生命周期研究方法，结合国情和地区的实际，用系统工程的眼光来全面地评估中国氢的生产和应用；要结合地区的实际，选择*的技术，合理的方法来生产和应用氢，以获得zui大的经济和环境效益。 出于此目的，我在这里对目前中国氢气的生产和应用的状况进行初步剖析，并对今后的发展提出很粗浅的看法，供大家研讨。

2. 中国生产氢气和利用氢的基本状况

（1）．氢的主要生产方法 目前氢气主要是作为一种中间产品而生产的。它是进一步化工合成加氢的重要原料。它主要是由化石能源天然气（CH4）、原油（烃）和煤作为原料和水蒸汽在高温下重整、气化或烃类部分氧化转化生成。在转化过程中，化石能源中的碳首先变为CO（或CO2）。为了多得到氢，又通过水汽变换反应CO+H2O＝H2+CO2,把把CO进一步转化为CO2 。所以，由化石能制氢就会排放CO2。其CO2排放量：煤>油>天然气，这是由原料的碳氢比所决定的。氢也可由电解水（盐水）生产，但这是一种较昂贵的方法，一般是在特殊的生产目的下的副产品，例如氯碱工业；或是为了获得特殊需要的氢（如火箭燃料）。电解法制氢只有在利用水电或太阳能光解水时，才可以说是合理的。炼油厂和一些化工过程也会副产一些氢气，但这些都不是zui主要的生产氢的方法。

（2）．氢的利用

在中国氢主要是作为化工合成的中间产品或原料，目前在中国氢作为直接产品或燃料的量是较少的。当前在中国氢是较贵和较缺的（相对于其他国家来说），主要是因为我国一次能源是以煤为主，煤比石油，天然气含氢量少，制氢过程就需要用更多的蒸汽，要消耗较多的能量。氢zui大量的用处是在合成氨，世界上~60%的氢是用在合成氨上（~6´ 1012立方英尺）中国的比例更高。下一节将具体列出中国合成氨的产量和以煤、天然气和轻油为原料的比例。

为了改善环境的要求，目前对汽、柴油的质量要求在不断提高，炼油过程的加氢裂化和加氢精制过程，也需要应用大量的氢气，炼油厂重整等过程副产的氢气是远不够用的。有加氢裂化和加氢精制装置的厂，都需另加轻油蒸汽重整（或部分氧化）的制氢装置。

另一项较大量的氢气用处是利用合成气（CO/H2）合成甲醇。在一些技术发达的国家，甲醇主要是用来生产MTBE作为汽油的添加剂。在中国由于C4烯烃的量有限，合成MTBE消耗甲醇量的比例不是很高。甲醇既是重要的化工原料，本身也是一种很好的发动机燃料。因此，甲醇是zui重要的C1化工产品。开辟甲醇的应用范围和其下游产品，将对优化利用化石能源起到重要作用。

一碳化工过程将是利用氢气（合成气H2/CO）的重要方面。例如OXO反应可以从烯烃生产醛和进一步加氢生产醇（重要的增塑剂）。从合成气也可直接或间接合成液体燃料、烯烃和其他重要的含氧化合物（除了甲醇以外的其他醇、醋酸、醋酐、二甲醚、甲酸、甲酸甲酯等等）。

氢气也是其他有机化合物加氢过程的原料。煤的直接液化过程就需要大量的氢作为中间原料。煤的间接液化（F-T合成）、甲烷化反应，也都需要大量的氢气。 液氢是中国火箭推进的主要燃料。 由于燃料电池技术新的发展，氢气作为燃料电池的燃料，展现了极广泛的和潜在的市场。如何从规划及技术上准备和迎接这一必然要到来的发展，将是一项极为重大的事情。