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工业上制氢气的方法及优缺点我国氢燃料电池基础设施建设已经进入加速期，为氢燃料电池汽车做好充分准备，但氢气的制备是目前需要攻克的难题。
工业制氢气包括很多种方法，都存在着各自的优势和局限性，本文将主要介绍工业上制取氢气的方法。
目前，工业上制氢气主要有几种方法：一是采用化石燃料制取氢气；二是从化工副产物中提取氢气；三是采用生物的甲醇甲烷制取氢气，四是利用太阳能、风能等自然能量进行水的电解。
1、化石燃料制氢化石燃料制氢是传统的制氢方法，也是制氢的老工艺，但仍然离不开对化石燃料的依赖，并且会排出二氧化碳等温室气体，一般用于制氢的化石燃料是天然气。
天然气制氢的过程是：在一定的压力和一定的高温及催化剂作用下，天然气中烷烃和水蒸汽发生化学反应。
转化气经过沸锅换热、进人变换炉使C0变换成H2和CO2。
再经过换热、冷凝、汽水分离,通过程序控制将气体依序通过装有3种特定吸附剂的吸附塔，由变压吸附（PSA）升压吸附N2、CO、CH4、CO2，提取产品氢气。
2、工业副产物制氢焦炉气制氢技术是采用变压吸附的工艺，从炼焦行业副产的焦炉气中提取纯氢。
其基本原理是利用固体吸附剂对气体的吸附具有选择性，以及气体在吸附剂上的吸附量随其分压的降低而减少的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生，达到提纯制氢的目的。
3、甲醇重整制氢甲醇水蒸汽重整是国外２０世纪８０年代兴起的一种制氢技术，加拿大、英国、澳大利亚等国家在这方面进行了大量研究。
该制氢工艺非常成熟，是国内小型化移动甲醇制氢的先驱企业，并已经将该技术与燃料电池发电技术高度集成，成功应用在新能源汽车、通讯基站等领域，应用前景非常好。
4、电解水制氢氢气还能够通过传统的电解水法获得，但这种方法由于能耗过高，除已建成装置外，已少有新建装置。
各种方法的优缺点工业上已经有多种制氢气的途径。
但是，这些方法都存在着各自的优势和局限性。
天然气制氢和焦炉气制氢均适用于大规模制氢，但也均受限于原料的供应，并且具有污染性。
主要制氢路径及优缺点制氢是一种高效、清洁的能源转换方式，可应用于各个领域，如交通、电力等。
主要的制氢路径包括煤制氢、天然气水蒸气重整制氢、水电解制氢以及生物质制氢等。
下面将对这几种制氢路径的优缺点进行详细介绍。
1.煤制氢：煤制氢是通过加热煤炭并将其与水反应生成氢气。
这种方法主要有煤炭气化和煤燃烧两种方式。
煤制氢具有以下优点：-原料丰富：煤炭是一种广泛分布且资源丰富的能源资源；-生产成本低：在煤炭气化过程中，可以同时产生高温燃烧废气和余热，可用于发电以降低制氢的成本；-可实现二氧化碳回收：通过采用碳捕获和封存技术，可以捕获和封存制氢过程中产生的二氧化碳；-储存和运输方便：由于氢气可以被压缩或液化，使得氢气的储存和运输相对容易。
然而，煤制氢也存在以下缺点：-环境污染：煤炭气化会产生大量的污染物，如二氧化碳、氮氧化物和硫化物等；-碳排放高：煤制氢过程中产生的二氧化碳无法完全捕获和封存，会导致高碳排放；-能源效率低：煤制氢的能源转化效率较低，仅约为60%。
2.天然气水蒸气重整制氢：天然气水蒸气重整制氢是将天然气与水蒸气进行反应，生成氢气和二氧化碳。
这种方法具有以下优点：-原料丰富：天然气是一种广泛分布且资源储量丰富的能源；-温室气体排放低：虽然天然气水蒸气重整过程会生成二氧化碳，但排放量相对较低；-能源效率较高：天然气水蒸气重整制氢的能源转化效率较高。
然而，天然气水蒸气重整制氢也存在以下缺点：-二氧化碳处理难度大：天然气水蒸气重整过程无法完全捕获和封存产生的二氧化碳，处理难度较大；-传输成本较高：天然气水蒸气重整制氢需要建设大规模的管道网络来供应天然气作为原料，传输成本较高。
3.水电解制氢：水电解制氢是通过电解水来产生氢气。
这种方法具有以下优点：-温室气体排放低：水电解制氢过程中无排放任何温室气体；-能源效率较高：水电解制氢的能源转化效率较高；-可再生性：水电是一种可再生能源，可以用于水电解制氢。
然而，水电解制氢也存在以下缺点：-能源依赖性：水电解制氢需要依赖电力供应，如果电力供应来自传统燃煤发电厂，其温室气体排放量可能较高；-电解设备成本高：水电解制氢需要建设昂贵的电解设备，使得制氢成本相对较高。
新建炼油厂氢气综合利用和改造探讨摘要：本文介绍了炼油厂通过技术改造氢气回收项目、优化供氢网络、强化用氢管理等措施整合了氢气系统资源，有效实现了节能降耗和降低油品加工成本的目的。
关键词：氢优化氢气平衡氢气回收氢气网络氢气是一种宝贵而洁净的资源，在炼油行业中，它既是石油炼制和石油化工的副产品，又是石油炼制和石油化工加氢工艺过程的重要原料，近年来随着氢气供需矛盾的加剧，对炼油厂的氢气资源进行优化利用具有重要意义。
本论文以中国石油某炼油厂的氢气资源优化项目为依托，对氢气资源的优化利用取得的成果进行研究。
一、氢气产出和利用分析该炼油厂是中国石油在南方地区投资建设的第一个大型炼化基地，也是中国石油海外份额油加工基地，原油加工能力为1000万吨/年，项目包括13套主要工艺装置，及其配套的公用工程系统、储运系统、码头、铁路等设施。
氢气管网的供氢来源为制氢装置和psa1回收氢气，管网压力为 2.1mpa（g），温度为40℃，氢纯度为99.9 % （ v ），主要为蜡油加氢裂化装置、柴油加氢精制装置、汽油精制分馏装置、硫磺回收装置、聚丙烯装置供氢。
石脑油加氢装置所用氢气来自连续重整装置重整循环氢。
其中制氢装置规模为40000m3/h，加工原料为石脑油和炼厂气。
psa1规模为120000m3/h，加工原料为连续重整装置所产的重整氢和经过脱硫处理的蜡油加氢裂化低分气和柴油加氢精制低分气。
全厂投料试车阶段，制氢装置先开工低负荷运行，为石脑油加氢装置备料试车提供氢气，同时为加氢裂化装置、柴油加氢装置、连续重整等临氢单元提供氢气进行氢气置换、气密，在正式投料试车阶段，制氢装置先开工为加氢裂化、柴油加氢装置提供催化剂硫化所需氢气。
在正常生产阶段，主要通过psa1装置为全厂提供氢气，同时制氢装置处于热备状态。
根据全厂氢气平衡和燃料气平衡的计算，催化干气直接排入燃料气管网，以弥补燃料气的不足。
当psa1故障情况下，立即提高制氢装置负荷。
常规的制氢方法及技术的优劣势1、工业上常用的制氢方法工业制氢方案很多，主要有以下几类：（1）煤制氢；（2）天然气制氢；（3）甲醇制氢：包括甲醇水蒸汽重整制氢、甲醇直裂制氢、甲醇部分氧化制氢；（4）水解制氢（5）富氢气体提纯制氢：各种富氢尾气（氯碱厂副产氢、炼油厂副产氢、合成氨厂副产氢、煤化工副产氢等）。
2、主流的工业制氢方案选择（1）煤制氢工艺流程复杂，环保问题也突出，目前中小型的煤制氢已经不再审批。
（2）富氢气体提纯制氢主要依托上游主装置，依赖性较强。
（3）在制氢领域，目前主要的是水电解制氢、甲醇制氢、天然气制氢，我们分别作详细介绍：3、主流的工业制氢方案介绍对比（1）电解水制氢原理是电解液（一般是含有30%左右氢氧化钾（KOH）的溶液），在接通直流电后，水分解为氢气和氧气。
该方法技术成熟、设备简单、运行可靠、管理方便、不产生污染、可制得氢气纯度高、杂质含量少，适用于各种应用场合，唯一缺点是耗能大，制氢成本高；目前商品化的水电解制氢装置的操作压力为0.8~3.0MPa，操作温度为80~90℃，制氢纯度可达99.7%，制氧纯度达99.5%。
（2）甲醇制氢原理是甲醇和水反应生成氢气和二氧化碳的合成气，再经过PSA提纯，得到高纯度的氢气。
该方法原料为甲醇和脱盐水，原料来源方便，在220～280℃下，专用催化剂上催化转化为组成为主要含氢和二氧化碳转化气；甲醇的单程转化率可达95%以上，氢气的选择性高于99.5%，再利用变压吸附技术，可得到纯度为99.999%的氢气，一氧化碳的含量低于1ppm。
（3）天然气制氢原理是天然气和水反应生成氢气和二氧化碳的合成气，再经过PSA提纯，得到高纯度的氢气。
该方法原料来源方便，不需要设置原料储罐，单系列能力较大, 原料费用较低。
反应温度在600-800℃，制氢过程需吸收大量的热，高温高压必然对设备的要求也比较高因此该装置投资高。
转化气经过变压吸附，可得到纯度为99.999%的氢气，4、主流的工业制氢方案选择4.1 小型制氢采用电解水方法（1）多年来，水电解制氢技术自开发以来一直进展不大，其主要原因是需要耗用大量的电能，电价的昂贵，用水电解制氢都不经济。
34炼厂优化加工的思路和对策郑文刚（中国石油化工集团公司炼油事业部，北京100728）收稿日期：2018–06–09。
作者简介：郑文刚，硕士，高级工程师，1998年毕业于浙江大学化学工程专业，长期从事炼油总流程优化、加工过程模拟与优化工作，曾获中国石化突出贡献专家，中国石化科技进步二等奖。
摘 要：优化是炼油提高盈利能力，增强竞争力的有力手段。
本文讨论了当前炼厂在原油采购、石脑油和重油加工、柴汽比、氢气平衡、燃料平衡、蒸汽动力系统等方面面临的主要问题。
在此基础上，提出了原油和氢气降本、石脑油和重油增效、柴汽比结构优化、燃料和蒸汽动力系统全局优化等方面的思路和对策。
关键词：炼厂优化 原油加工 重油加工 柴汽比 氢气优化 燃料和蒸汽动力系统目前，我国炼油行业经过快速发展，面临产能过剩，柴油消费见顶，市场竞争剧烈的局面。
同时，产品质量升级步伐加快、节能环保要求日趋严格，炼厂只有综合运用各种优化手段，挖潜增效，才能提高竞争能力。
1 炼厂生产过程中存在的主要问题目前，不同炼厂在生产过程中存在的问题不同，综合大部分炼厂情况，共性问题如下。
1.1 原油性质波动大，不利于装置稳定、优化运行大部分炼厂缺乏原油调合设施，由于原油品种多，且到厂不均匀，造成原油性质波动大，对长周期稳定和优化运行不利。
1.2 加工高含硫原油存在瓶颈部分炼厂由于设备材质未升级，常减压、催化裂化硫含量设防值低，造成原油选择困难，炼厂不得不采购低硫中间基调和高含硫中间基、环烷基原油，导致原油成本偏高。
部分低硫渣油进延迟焦化或渣油加氢加工，降低了炼厂的效益。
1.3 重油加工不优化由于满足渣油加氢进料要求的原油可选范围有限，在生产实际中，为了保证装置长周期运行，掺渣率往往低于设计值，造成部分渣油进焦化，损失效益。
和渣油加氢配套的重油催化生产运行方案不优化，造成催化剂金属污染失活、水热失活严重，产品分布不理想。
大部分常减压装置都没有达到减压深拔的标准，导致延迟焦化进料残炭约20%，减压渣油TBP 切割点只有540~545℃，重蜡油进延迟焦化生焦，损失效益。
氢能源系统的设计与优化在现代社会，环境问题成为各国共同关注的焦点之一。
为了应对气候变化、减少对化石燃料的依赖，寻找清洁能源替代品的需求不断增加。
氢能源作为一种极具潜力的清洁能源，被认为是未来可持续发展的方向之一。
本文将探讨氢能源系统的设计与优化，以期找到最佳解决方案。
1. 氢能源的优势与挑战氢能源作为一种清洁的能源形式，具有许多优势。
首先，氢气可以无污染地燃烧，不会产生二氧化碳等有害气体。
其次，氢气可以通过电解水、天然气重整等方式得到，资源丰富，可再生性强。
此外，氢气的储存性能优良，能够方便地存储和运输。
然而，氢能源也面临着一些挑战。
首先，氢气的制备成本较高，需要投入大量能源进行电解或重整。
其次，由于氢气具有极低的密度，储存和运输需要特殊的设备和措施。
因此，设计与优化氢能源系统是非常必要的。
2. 氢能源系统设计的要素氢能源系统设计需要综合考虑多个要素。
首先是氢气的制备方法，其中包括水电解、天然气重整、生物质转化等。
不同的制备方法具有不同的能耗和资源消耗，需要根据具体情况选择。
其次是氢气的储存和运输方式，包括高压、液态和固态储氢等。
不同方式的储氢技术具有不同的成本和安全性能，需要根据用途选择最合适的方式。
此外，氢能源系统的应用领域也需要考虑，包括氢燃料电池汽车、燃料电池发电等。
设计合理的系统可以满足不同领域的需求。
3. 氢能源系统的优化方法优化氢能源系统的目标是在利用率和成本之间找到最佳平衡点。
首先，需要对系统进行能量流和物质流的建模，以了解系统内部的转化和转移过程。
然后，可以通过调整系统的各个环节，如制备工艺、储存方式、运输方式等，来提高系统的效率和经济性。
此外，还可以通过优化氢气的使用方式，如在不同应用领域的使用比例、优化电力和热力联供等，来提高系统的整体效益。
最后，还可以采用多能源集成的方法，将氢能源与其他可再生能源、储能技术相结合，实现系统的互补和协同发展。
4. 实际案例分析为了更好地理解氢能源系统的设计与优化，我们可以看一个实际的案例。
炼厂氢资源高效管理与优化利用方法张胜中摘要：随着炼厂规模不断扩大，原油劣质化与产品质量要求的不断提高，导致炼厂对氢资源的需求量不断增加。
氢气对炼厂操作成本与经济效益的影响越来越显著，合理的氢气资源制备方法、管理、利用以及回收方法选择，对炼化企业的可持续发展至关重要。
本文综述了国际国内主要炼油企业的氢资源管理、设计、优化改造方法，同时讨论其典型案例。
为炼化企业氢资源高效管理与优化利用提供的多种可参考的技术方案。
关键词：氢资源高效管理优化利用Keywords：Hydrogen source Efficient management Optimal utilizationRefinery Hydrogen Efficient Management and OptimalUtilization MethodologyAbstractThe refinery scale continuously extend, crude oil becoming heavier and poorer, but its products quality is required to improve continuously to compliance with the stricter environmental regulations. Improve the products quality needs more and more hydrogen, so hydrogen efficient management and optimal utilization methodology is becoming very important for refinery sustainable development. This paper reviews international refinerys’ hydrogen product, utilize and recovery technologies. From this paper refinery can find suitable option for its hydrogen management and optimal utilization.Keywords：Hydrogen source Efficient management Optimal utilization张胜中，中石化大连院，zhangshengzhong.fshy@2012年，在美国与加拿大供氢由重整氢、炼厂自产氢与第三方供氢提供（~各占三分之一）。
某炼油厂节能优化措施及效果摘要：目前，节能降耗作为基本国策之一，也是石化企业的工作重点。
对于炼油企业来说，能耗水平直接关系到炼油企业的整体运行水平和经济效益。
炼油厂作为耗能大户，面临着越来越大的节能减排压力，采用合理的技术，减少能源的浪费并将生产过程中产生的能量充分利用，对降低全厂能耗和提高企业经济效益及社会效益有着重大的现实意义。
关键词：炼油能耗，节能，热联合1.炼油厂能源消耗概况该炼油厂正在运行的生产装置包含两套常减压，催化裂化，两套加氢裂化、重整抽提、两套延迟焦化、两套柴油加氢、蜡油加氢、航煤加氢、两套硫磺回收等主要装置及储运系统和公用工程系统。
2020年大修后炼油产品结构调整，新增一套催化裂化、一套渣油加氢、一套制氢装置和一套汽油吸附脱硫装置，能源消耗结构发生变化。
近4年能源消耗占比图见图1。
从上图可以看出，2019年-2020年，电、蒸汽、燃料能耗占比大，其中电能耗占22%以上，蒸汽能耗占30%以上，燃料能耗占33%以上。
2021年炼油产品结构调整项目纳入能耗统计后，能源消耗占比发生变化，蒸汽和水的能耗占比下降，催化烧焦能耗占比上升至20%以上，电、催化烧焦、燃料成为主要使用的能源，也是节能潜力的主要来源。
2.炼油厂主要节能措施2.1低温热资源综合利用。
在炼油装置中，大于270℃的中高温余热用来产生3.5MPa的中高压蒸汽；200~280℃的中温余热用来产生1.0Mpa蒸汽；150~200℃的低温余热用来产生0.3Mpa蒸汽；而小于150℃的低温余热却得不到充分利用，通常用空冷或循环水进行冷却，造成的热量的浪费[1]。
该炼油厂原有高、低温两个热媒水系统。
在掌握现有装置及在建项目低温热资源基础上，按照“源头削减、顶层设计、梯级利用、直接利用、大小结合，柔性设计”的原则，编制完成了低温热资源利用方案，利用大修停工等时机实施。
其中，炼油装置低温热供行管区采暖部分2021年投用，节约供暖用蒸汽7万吨/采暖季；2#制氢装置低温热通过新建高温热媒水管网送至烷基化回收利用，节约烷基化蒸汽9.2t/h；炼油高温热媒水送2#催化装置消白；炼油装置低温热利用项目热电改造部分也即将投用，投用后年可节约燃料2万吨。
