作为能源载体的零碳氨技术--日本的视角之三

作为能源载体的零碳氨技术--日本的视角之三

继续上一篇笔记，CO2 Free 作为一本日本的书，三篇阅读笔记中的最后一篇

本书第五部分总结了NH3作为氢气供应站的氢源，涉及氨裂解和净化技术。

5 氨裂解工艺

这本书第五章主要讲了氨裂解制氢的过程，我曾经写过一篇适合技校学生看的科普文章。

有意思的是，2008年我在精细化工加氢装置上工作，氢源很难找，可选方案有甲醇裂解和氨裂解。当时我对工业气体还不是很了解，我的师傅从事工业气体行业近30年，他说氨裂解制氢是A公司“特殊工艺”，我当时不是很理解，他给我讲了很长的故事。因为氨裂解制取含氢的保护气，不需要纯化，甚至一般的保护气都是氢氮混合气，氢含量在5%以下，所以在半导体或浮法玻璃生产中，会加入大量的氮气进行防氧化保护。但一旦有微量未经裂解纯化的氨流到下游，氨可能对下游工艺质量造成巨大影响，某公司就发生过类似事故。一朝被蛇咬，十年怕井绳，所以这种工艺基本被取缔了。 而且氨裂解要消耗大量的能源，要分离出氢气和氮气才能得到高纯氢气是非常困难的，有一系列复杂的过程，我当时也不是很了解，以为一个简单的类似甲醇制氢的净化系统就可以了，PSA就能达到有效的分离，但原因却不清楚，结果就记不清了。直到后来，这件事情才被人重新提起。我仔细研究了2016年西门子那份可行性报告（见注释，西门子的报告会让化工工程师韩彦大跌眼镜），用APSEN复现，并咨询了我多年支持PSA技术的学长和分子筛专家，才弄清楚。有人觉得氨分解容易，净化也容易，我跳出来提了很多意见，但没人听。最后我花了几十万块钱做了可行性研究，才证明了我硕士的结论。 我在上次技术总结会上，晚上喝着德国啤酒，骂德国人和迷信德国的中国人---你们花了几十万美元，我和我的团队利用一个星期的业余时间看了几本书、读了几份报告，花不了一百多美元就得出了这样的结论---而且是你们德国人和德国公司得出的结论。

七年过去了，本书这一章的内容仍未超越2016年西门子的报告，进度相当缓慢。

日本人也会重新发明轮子，比如这种多塔PSA+VSA纯化装置，规模太大，只能产出20Nm3/hr的高纯氢气

6：氨直接燃料电池

我对此不感兴趣并且可能无法理解SOFC。

7：氨内燃机

我觉得是大方向。我爸是拖拉机内燃机方面的专家，我不懂，也没兴趣。不过，很多必须保证电力供应，配备柴油发电机的化工厂，想要“绿色”，这也是一个解决方案。如果一台柴油应急发电机能在10秒左右启动，应该比燃料电池燃气轮机的响应速度快很多。

8：煤粉锅炉氨气混合燃烧

不看，不评论。保持老河山化工热力学实验技校毕业生的骄傲。

9：氨直接燃烧的应用

与替换NG的用法类似，给出两个例子

工业加热炉：其实大规模的氨裂解也需要氨的燃烧。

氨喷射燃烧器用于轧制钢板脱脂，未来可能用于“绿色钢铁”行业

10：经济分析和环境影响

最后我们提到了氨燃料发动机，我觉得如果有低温催化剂，混合氨部分裂解应该比纯氨燃烧技术容易得多，内燃机和直燃机也是一样。