其他領(lǐng)域石油化工:在石油煉制過程中的加氫裂化、加氫精制等工藝中,甲醇制氫可以提供所需的氫氣,提高油品質(zhì)量,降低硫、氮等雜質(zhì)含量。電子工業(yè):電子芯片制造等過程中需要高純度的氫氣進(jìn)行半導(dǎo)體材料的制備、刻蝕、還原等工藝,甲醇制氫可滿足其對(duì)氫氣純度和供應(yīng)穩(wěn)定性的要求。
醫(yī)藥行業(yè):在醫(yī)藥生產(chǎn)中,許多藥物合成反應(yīng)需要?dú)錃鈪⑴c,甲醇制氫可為醫(yī)藥企業(yè)提供便捷的氫源,保障生產(chǎn)的連續(xù)性和產(chǎn)品質(zhì)量。建材行業(yè):在一些新型建材的生產(chǎn)過程中,如某些玻璃、陶瓷等的制備,可能需要?dú)錃庾鳛楸Wo(hù)氣體或參與特定的反應(yīng)過程,甲醇制氫可為其提供支持。
成本相對(duì)較低:從投資成本看,甲醇制氫裝置規(guī)??筛鶕?jù)需求靈活調(diào)整,小型分布式裝置投資相對(duì)較低。從運(yùn)行成本考慮,若甲醇價(jià)格較低,以其為原料制氫成本也相對(duì)有競(jìng)爭(zhēng)力。例如在甲醇價(jià)格 2000 元 / 噸時(shí),生產(chǎn) 1 噸氫氣原料成本相對(duì)較低。而采用液氨裂解制氫,液氨價(jià)格波動(dòng)較大且運(yùn)輸成本較高;采用高壓氣態(tài)氫運(yùn)輸,運(yùn)輸成本也較高。
安全性較高:甲醇在常溫常壓下為液態(tài),相比氣態(tài)氫氣,在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中安全性更高,其閃點(diǎn)相對(duì)較高,在沒有外部火源等條件下不易燃燒爆炸。與電解水制氫需要高壓設(shè)備產(chǎn)生氫氣相比,甲醇制氫裝置運(yùn)行壓力相對(duì)較低,風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)可控。
產(chǎn)品純度受限:一般情況下,甲醇制氫得到的氫氣純度在 99% 左右,雖然能滿足一些常規(guī)工業(yè)需求,但對(duì)于對(duì)氫氣純度要求的領(lǐng)域,如電子芯片制造等應(yīng)用,可能需要進(jìn)一步的提純處理,這會(huì)增加成本和工藝復(fù)雜性。相比之下,水電解制氫可以直接獲得高純度的氫氣。
甲醇制氫在能源領(lǐng)域的應(yīng)用存在多方面的限制因素,主要體現(xiàn)在技術(shù)、成本、環(huán)境、安全等層面,具體如下:技術(shù)層面催化劑性能有待提升:甲醇制氫常用的銅基催化劑雖活性較高,但穩(wěn)定性和抗毒性有限,易受硫、氯等雜質(zhì)影響而失活,且在高溫、高壓等苛刻條件下,催化劑的壽命會(huì)縮短,這就需要頻繁更換催化劑,增加了維護(hù)成本和操作難度。
轉(zhuǎn)化效率面臨瓶頸:目前甲醇制氫的轉(zhuǎn)化效率雖有一定水平,但仍有提升空間。受限于甲醇重整反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)平衡,在現(xiàn)有技術(shù)條件下,進(jìn)一步提高氫氣產(chǎn)率和純度面臨挑戰(zhàn),難以滿足大規(guī)模、高純度的用氫需求。系統(tǒng)集成復(fù)雜:甲醇制氫系統(tǒng)涉及甲醇儲(chǔ)存、輸送、重整反應(yīng)、氫氣分離與提純等多個(gè)環(huán)節(jié),系統(tǒng)集成難度大。
各環(huán)節(jié)之間的協(xié)同運(yùn)行和優(yōu)化控制要求高,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和制氫效率。成本層面原料價(jià)格波動(dòng):甲醇價(jià)格受煤炭、天然氣等上游原料價(jià)格以及市場(chǎng)供需關(guān)系影響大。當(dāng)原料價(jià)格上漲或供應(yīng)緊張時(shí),甲醇制氫成本會(huì)顯著增加,削弱其在能源市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
一旦發(fā)生事故,不僅會(huì)造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,還可能對(duì)周邊環(huán)境和能源供應(yīng)造成嚴(yán)重影響。制氫過程的風(fēng)險(xiǎn):甲醇制氫反應(yīng)通常在一定的溫度和壓力下進(jìn)行,存在反應(yīng)失控、設(shè)備故障等安全隱患。此外,氫氣本身具有易燃易爆的特性,與空氣混合達(dá)到一定濃度范圍時(shí),遇明火或靜電等易引發(fā)爆炸,對(duì)制氫系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理要求。