国内天然气制氢现状与发展前景

在氢气制取方式中，天然气制氢是目前国内主要的制氢方式之一。

近期，国内天然气制氢领域喜讯不断。项目方面，山西丰圣能源液化天然气提氦制氢项目、空气产品潍坊天然气制氢项目、兴县天然气（煤层气）液化提氦制氢项目等大投资项目建设进展迅速；装备方面，国内单系列最大规模10万方/小时天然气制氢装置投料开车；技术方面，中国科学院实现400°C温和条件下“净零排放”的天然气制氢原理突破。

一系列利好事件下，国内天然气制氢领域发展情况如何？对氢能产业发展有何积极影响？

天然气制氢项目持续推进

近年来，天然气制氢产业得到了快速发展。

从今年1月至今，天然气制氢发展速度不减，多个大投资项目也在不断推进中。

6月26日，山西丰圣能源科技有限公司年产48万吨LNG液化天然气提氦制氢项目开工。该项目总投资22.3亿元，计划建成年产48.2万吨的LNG液化天然气及配套基础设施和提氦装置，并实现年产5.6万吨氢气。

5月，空气产品潍坊天然气制氢项目进行设备单机调试。项目一期投资3800万美元、用地51亩，主要建设3条天然气裂解制氢装置及配套设施，生产高纯电子级别、燃料级别氢气以及液氮、液氧、液氩、液体二氧化碳等工业气体，年综合产能1.7万吨。

4月，兴县天然气（煤层气）液化提氦制氢项目一期建设进入后期收尾阶段。该项目总投资20.8亿元，一期主要建设1套年产24万吨LNG天然气液化装置及1套年产19.8万立方米的提氦装置，项目预计2023年8月投产运营。二期主要建设1套年产5.6万吨制氢生产装置，预计2024年11月建成投产。

经过多年项目实践应用，天然气制氢装置也取得了进一步突破。6月底，浙江石化10万方/小时天然气制氢装置投料开车。其是国内单系列最大规模天然气制氢装置，采用的CN-14R型预转化催化剂结构稳定、抗积碳性强，能有效缩短装置开车时间，节省了大量开车费用。

此外，天然气制氢在加氢站领域也发展迅速。1月，北京大兴区政府表示计划在全球日加氢量最大的海珀尔加氢站开展站内天然气制氢项目，降低加氢站对外界氢源的依赖；2月10日，国内首个《站内橇装天然气制氢设备技术要求》联盟标准正式发布，该标准规范了站内橇装天然气制氢设备的有关技术、安全等方面的要求，填补了该领域相关标准的空白。

继煤制氢后，天然气制氢在国内氢气制取市场上占比排第二位，是国内主要的制氢来源之一。随着天然气制氢市场的不断发展壮大，会有更多相关项目实现投运，助力氢能产业高质量发展。

天然气制氢的技术特点与现状

天然气制取的氢气也被称为“蓝氢”，因高性价比受到市场的青睐。整体来看，天然气制取的“蓝氢”在碳排放上低于煤制的“灰氢”，在制取成本上优于风电制取的“绿氢”，拥有生产效率高、耗水量少、生产成本较低等诸多优势。

从技术路线来看，天然气制氢主要可分为天然气水蒸气转化制氢、天然气部分氧化制氢以及天然气自热重整制氢。其中天然气水蒸气转化制氢是最成熟、应用最多的技术路径，其原理是在催化剂反应及高温条件下，通过对天然气进行预处理，然后在转化炉中将甲烷和水蒸汽进行转化，最后在变换塔中产出氢气。

工艺原理看似简单，但其实天然气制氢的流程很复杂，操作难度高，为了防止重整催化剂中毒，天然气制氢的生产过程需要将原料气的硫含量降至百万分之一以下。同时，在高温条件下，如何保持催化剂的稳定性和活性也是一大难题，另外在合成气生成、有害气体排放等流程上也需要进一步改进。

面对发展的挑战，多年来行业专家也在不断探索和钻研，以实现天然气制氢工艺的突破。

今年3月，中国科学院工程热物理研究所首次实现了400°C温和条件下“净零排放”的天然气制氢原理突破。该技术通过有序分离氢气和CO2产物，将天然气制氢反应温度由传统的800-1000°C降至400°C以下，做到了99%以上甲烷直接转化为高纯氢与高纯CO2，制氢与脱碳能耗下降幅度达20-40%，实现了基于化石能源的制氢与脱碳的完全协同。

天然气是化石能源中最清洁低碳的品类，单位能量产生的二氧化碳不到煤炭的50%。目前，可再生能源制氢在短时间内还难以规模化和商业化，利用天然气制取氢气是快速降低制氢碳排放的有效方式，可以在一定程度上缓解国内能源替代过程中的压力，对进一步促进国内能源结构低碳转型起到积极作用。