液氫技術能否借鑒 LNG 工程經驗
時間:2019-12-15 15:23來源:中國能源報 作者:中國能源報
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有觀點認為，氫液化過程就是天然氣液化的升級版，在設備結構和工作原理上有諸多可借鑒之處；也有觀點認為，氫液化技術比 LNG 復雜得多，二者鋪墊的產業鏈也不相同，可借鑒價值不大。
不久前，嘉化能源與浙能集團分別簽署《戰略合作框架協議》及《氫液化工廠合作框架協議》，合作開展氫能綜合開發利用，聯合建立商用氫液化示范工廠，并確保今年建成投產。
今年 2 月，鴻達興業與北京航天試驗技術研究所全資子公司航天雷特機電簽署了《氫液化工廠設備建設項目合同》，共同推進氫液化工廠設備建設項目。
各家企業在氫液化領域的密集布局表明，液氫的發展已然提速。
當前的氫氣供應模式中，高壓儲運儲氫技術較為成熟，但與此同時，高壓氫氣密度較低，造成氫氣運送效率低，最終造成氫氣成本居高不下。相較于高壓氫氣，低溫液態儲氫可以大幅提高氫氣密度，降低運輸成本。業內人士認為，氫液化技術將是解決氫大規模儲運的關鍵。
有資料顯示，液氫的制造儲運與 LNG 相似，那么氫液化技術能否借鑒 LNG（液化天然氣）工程經驗，LNG 的經驗和技術又能否應用到氫液化流程和未來的液氫工廠建設中？
預冷原理相近
張家港氫云新能源研究院院長魏蔚告訴記者，液氫作為低溫液體的一種，其液化原理與 LNG 有相似之處，先預冷降溫再節流膨脹，且具有明顯的規模效應。當液氫生產規模超過 10 噸 / 天時，預冷方式不再采用液氮汽化，而是采用氮膨脹制冷循環或混合 MRC 制冷循環來直接預冷氫氣，并采用多級換熱器進行冷能回收利用，工藝流程的優化使得能耗比液氮預冷工藝顯著降低。
縱觀天然氣液化的技術發展過程，在 5 萬方 / 天的規模時采用氮膨脹制冷循環，隨著液化規模的擴大逐步發展成 MRC 混合工質制冷循環。" 因此可以將包括設備制造、工藝流程技術和工程建設在內的液化天然氣工廠積累的成熟經驗，應用借鑒到大規模氫液化工廠的建設中。"
思路經驗可借鑒
" 液化天然氣和液氫都是低溫液體，區別在于兩者處在不同的溫度區間，氫液化需要更低的轉化溫度。在工藝流程上，氫液化的預冷與冷能回收工藝、冷箱設備、低溫液體儲存等，和液化天然氣有很高的相似度。" 魏蔚指出，氫液化過程就是天然氣液化的升級版，預冷過程采用的氮膨脹或 MRC 混合工質循環，都與天然氣液化工廠的工藝流程非常相似，在設備結構和工作原理上也有很多可以借鑒之處。
資料顯示，LNG 和液氫的聯合生產已有先例，2001 年日本首次利用 LNG 預冷及與空分裝置聯合生產液氫，由 Hydro Edge Co.Ltd 承建的 LNG 預冷的大型氫液化及空分裝置于 2001 年 4 月 1 日投入運行。
" 氫液化在某種程度上是采用類似大型的天然氣液化的流程，先把溫度降到 -160 ℃，再進一步進行冷卻到到氫的沸點 -253 ℃。" 魏蔚進一步表示，大規模氫液化步驟的前半段和天然氣液化是一樣的，所以天然氣液化給了氫液化非常好的借鑒。" 就設備而言，雖然溫度差異較大，在材料上差異也較大，但是在結構和原理上有很多相似之處。"
核心技術仍待獨立攻堅
不過，北京航天試驗技術研究所高級工程師楊申音卻持不同觀點。" 氫液化技術不會太多借鑒 LNG，因為 LNG 這種程度的液化經過較長時間的經驗積累已經趨于簡單化。從制冷原理的角度講，兩者的原理和基本思路雖然大同小異，但氫液化的技術比 LNG 要復雜得多。" 楊申音表示。
" 沒有必要借鑒，如果借鑒的話，就相當于高端借鑒低端，沒有意義。如果從產業鏈的發展的角度講，鋪墊的產業鏈也不太相似。" 一位不愿具名的業內人士向記者表示。
據了解，氫液化和 LNG 前期都是用液氮預冷，但在天然氣液化的基礎上，想把同樣的設備升級為可以匹配的液氫系統沒有可能性，因為這兩個系統量級相差很大，核心設備也有所差異。
" 氫液化工藝流程的發展，液氫的規模化生產和液氫工廠的建設，歸根結底還是需要自身技術的提高。" 業內人士告訴記者，LNG 的確能在預冷階段為氫液化提供相似的原理和思路，但氫液化過程比 LNG 更為復雜，門檻更高。
" 對 LNG 的工程經驗借鑒和聯合生產可取，但對氫液化來說更為關鍵的是核心設備技術的攻堅。" 上述業內人士說。
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