我国焦炉煤气制氢行业：供给释放潜力大华北、西北地区制氢条件优

2023-03-16 10:20

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一、概述

目前，市面上最主流的制氢方式有化石能源制氢、工业副产氢和电解水制氢，其中化石能源制氢是我国规模最大的制氢方式。具体来看，化石能源制氢包括煤制氢、石油制氢和天然气制氢，工业副产氢主要是氯碱、甲醇、合成氨企业生产过程副产氢，可再生能源电解水制氢则包括碱性、PEM、SOEC等多种方式。根据数据，煤制氢规模占我国制氢总量的40%，工业副产氢规模占制氢总量的32%。

数据来源：观研天下整理

目前主要制氢路径及其优缺点

制氢方式	原料	优点	缺点	适用范围
化石能源制氢	煤	技术成熟	储量有限，制氢过程存在碳排放问题，须提纯及去除杂质	合成氨、合成甲醇、石油炼制
化石能源制氢	天然气	技术成熟	储量有限，制氢过程存在碳排放问题，须提纯及去除杂质	合成氨、合成甲醇、石油炼制
电解水制氢	电、水	工艺过程简单，制氢过程不存在碳排放	尚未实现规模化应用，成本较高	结合可再生能源制氢；电子、有色金属冶炼等对气体纯度及杂质含量有特殊要求
化工过程副产氢	焦炉煤气、化肥工业、氯碱、轻烃利用等	成本低须提纯及去除杂质，无法作为大规模集中化的氢能供应源	合成氨、石油炼制	/
生物质制氢	农作物、藻类等	原料成本低	氢含量较低	/
核能制氢	水	合理利用核能发电废热	技术不成熟	/
光催化制氢	水	原料丰富	技术不成熟	/

数据来源：观研天下整理

根据观研报告网发布的《中国焦炉煤气制氢市场发展态势研究与投资战略研究报告（2023-2030年）》显示，焦炉煤气制氢采用变压吸附回收焦炉煤气的氢，其主要原理是使用固体吸附剂来选择气体吸附，并且随着气压的下降，气体在吸附剂中的吸附特性会降低。气体混合物的完全分离和吸附的恢复是通过真空和非氢过程完成。由于焦炉煤气成分复杂且产品氢纯度要求高，在清洁原料气之前，需要脱除杂质较多，必须对PSA 进行调整以适应原料气成分。整个过程分为以下几个处理部分：压缩、预处理、变压吸附（PSA）和脱氧干燥。

焦炉煤气制氢工艺原理

<strong>焦炉煤气制氢工艺原理</strong>

数据来源：观研天下整理

二、市场概况分析

1、焦炉煤气制氢供给释放潜力大，但面临原料气减少带来的影响

焦炉煤气是炼焦副产品，焦炉煤气产量受配煤成分比重的影响较大，挥发分较高的煤种焦炉煤气产量高，反之亦然。根据云煤能源数据，测算1吨焦炭产生约400m3的焦炉煤气，得出2021年我国1吨焦炭产生煤气量为399.7223立方米/吨，焦炉煤气产量为73704万立方米。

2019-2021年我国焦炭及焦炉煤气产量情况

类别	2019年	2020年	2021年
焦炭产量（万吨）	2067906.24	2073408.02	1843880.00
焦炉煤气产量（万立方米）	85535.98	80454.90	73704.00
1吨焦炭产生煤气量（立方米/吨）	413.6357	388.0322	399.7223

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而根据上海钢联数据，2021年中国焦炭产能52588万吨，焦炭产量46445.8万吨，同比下降2.2%，可以测算焦炉煤气产量1858亿立方米；2022年中国焦炭产量达47343.6万吨，累计增长1.3%，则焦炉煤气产量超过1900亿立方米。同时，根据《焦炉煤气制氢方法的比较及成本分析》焦炉煤气中含氢量在55%左右，测算2021年我国潜在焦炉煤气制氢量为1022亿立方米，折合约912万吨。

数据来源：观研天下整理

焦炉煤气制氢潜在产量规模

焦炭产能（万吨）	焦炭产量（万吨）	焦炉煤气产量（亿立方米）	潜在氢气产量（亿立方米）	潜在氢气产量（万吨）
52588	46446	1858	1022	912

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此外，随着国家大力推进“碳中和”战略实施进度，氢能凭借着低碳、减碳等优势而使其价值凸显，越来越多企业对焦炉煤气价值进行重新审视，鞍钢集团等钢铁企业及美锦能源、山西郑旺等焦化企业均开始推进焦炉煤气副产制氢项目建设。例如，2021年4月17日，鹏飞集团与中设备工程股份有限公司、中国化学工程第九建筑有限公司签署鹏湾氢港2万吨/年焦炉煤气制氢项目总承包合同，标志着该项目将进入实质性建设阶段，该项目是鹏飞集团规划建设年产20万吨制氢项目的一期工程，预计2022年1月份到4月份正式投产氢气产品。

2021年我国工业副产氢项目建设相关事件

序号	时间	公司名称	事件
1	12月	齐鲁石化	氯碱厂氢能制备装置成功实现试充装，首套氢气压缩充装项目全面建成进入试运行阶段
2	12月	华北石化	厂区顺利产出高纯氢，被运送至中石油金龙综合能源服务站
3	11月	金能科技	公司在青岛西海岸新区投资建设的新材料与氧能源综合利用二期项目已全面启动，目前正处于设计和长周期设备采购阶段
4	11月	青岛炼化	公司承建的山东省最大氢燃料电池供氢项目一青岛市氢能资源基地项目建成
5	11月	中石化宁波工程	公司承包的镇海基地煤焦制氢(POX)装置打通全流程，顺利产出合格氢气并成功并网
6	11月	齐翔腾达	其70万吨/年丙烷脱氢项目全面进入尾项推进阶段
7	9月	上海石化	上海石化氢燃料电池供氢中心正式建成；二阶段项目12月已开工
8	9月	天津石化	首套燃料电池氢气项目一次开车成功投入运行
9	9月	旭阳集团	以甲醇驰放气为原料的氢能综合项目开工仪式在定州园区项目工地隆重举行
10	8月	茂名石化	其氢燃料电池供氢中心项目在茂名市正式开工建设
11	8月	淄博齐塑	公司副产氢气充装二期线开始投产运转
12	7月	美锦能源	公司年产2万吨工业高纯氢项目现场举行项目投产仪式
13	7月	长申氢能	在潞宝工业园举行了万吨制氢基地●加氢母站●综合能源站开工仪式
14	6月	宝氢科技	韶钢氢能产业项目取得积极进展，韶钢氢创产业园开始动工建设
15	5月	中集安瑞科深圳、鞍钢能源	双方合资成立公司，启动焦炉气制液化天然气(LNG)联产氢气项目
16	4月	鹏飞集团	鹏湾氢港2万吨/年焦炉煤气制氢项目总承包合同顺利签界，标志着该项目将进入实质性建设阶段
17	2月	盘江电投	盘江电投天能焦化氢气提纯一期项目建成试运行
18	2月	东华能源项	东华能源宁波二期PDH(丙烷脱氢)目投产，将会新增3万吨/年氢气产能
19	1月	上海汉兴	由公司投资建设的汉兴页岩气高效制氢技术开发应用项目落户四川省内江市威远县

数据来源：观研天下整理

不过，需要值得注意的是近年不少地区推进焦炉淘汰工作，河北、山东、河南省要按照2020年底前炼焦产能与钢铁产能比达到0.4左右的目标，制定“以钢定焦”方案，加大独立焦化企业淘汰力度。因此，在焦炉逐渐淘汰、以钢定焦政策实施及下游钢铁产量增速放缓的背景下，焦炭产业将进入平台期，我国焦炉煤气制氢行业也面临着焦炭减少所带来的影响。

2、华北、西北地区焦炭副产煤气制氢条件优异

从焦炭生产区域分布来看，根据国家统计局数据显示，2021年华北地区焦炭产量18726万吨，占焦炭总产量的40.3%，西北地区焦炭产量8443万吨，占比18.2%。由此可见，华北、西北地区是我国焦炭重要产区，也更具备条件利用焦炭副产煤气制氢。