無碳排放甲烷轉(zhuǎn)化制氫工藝

美國C-Zero公司開發(fā)的天然氣轉(zhuǎn)化制氫和固體碳的工藝正進(jìn)行示范裝置的工程設(shè)計(jì)。該裝置計(jì)劃2021年底開始建設(shè)。C-Zero公司旨在開發(fā)甲烷無燃燒熱分解并進(jìn)行工業(yè)化轉(zhuǎn)化。天然氣轉(zhuǎn)化制氫是成熟工藝，最近加州圣巴巴拉大學(xué)使用高溫熔融金屬和熔融鹽催化劑對該工藝開展了研究。

C-Zero工藝?yán)秘S富的天然氣作為低成本氫氣來源，同時(shí)避免了化石原料制氫工藝存在的二氧化碳排放問題。該工藝旨在替代蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化（SMR）生產(chǎn)用于制氨和煉油的氫氣，以及用于發(fā)電和燃料電池的零碳排放氫氣。反應(yīng)在結(jié)構(gòu)獨(dú)特的反應(yīng)器中進(jìn)行，采用高溫液體材料作為熱解催化劑。熱解過程中主要挑戰(zhàn)是將熱量導(dǎo)入反應(yīng)器，這需要進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。此外，該過程需要在建筑材料、熱交換和有效去除固體碳方面進(jìn)行創(chuàng)新。雖然化學(xué)反應(yīng)簡單，但設(shè)計(jì)成本效益高的工藝仍具有挑戰(zhàn)性。

該工藝生產(chǎn)的氫氣純度符合應(yīng)用要求，熱解反應(yīng)對天然氣中常見的污染物具有較好耐受性。該工藝資本支出低于SMR，如果在二氧化碳總量控制與交易體系或碳稅體系中，二氧化碳成本為35~60美元/噸，那么該工藝運(yùn)營成本比SMR更具競爭力。