12月16日上午10点，一辆载有306公斤氢气的充装管束车，缓缓开出燕山石化化学品厂氢气新能源装置，发往法国液化空气天津滨海有限公司。这是燕山石化公司所产电池氢气首车出厂，标志着燕山石化氢气新能源装置实现了从生产平稳运行到产品出厂的全流程贯通。
燕山石化电池氢首车出厂 李雪/摄
以北京2022年冬奥会氢气保供项目为契机，燕山石化积极响应北京市的号召，根据北京市氢能产业发展趋势，利用成熟的提纯技术及副产氢气资源优势，扩大氢气提纯能力，全力保障北京市对高纯度、低成本氢气的稳定供应。从传统石油炼化企业到清洁能源(氢气)生产企业，燕山石化实现华丽转身。
燕山石化北京冬奥会氢气新能源保供项目 刘建军/摄
发挥氢能资源优势
助力一体化环北京供氢链
氢能作为零排放、可再生的纯绿色能源，被誉为人类社会的终极能源，是解决能源资源问题和环境危机的有效途径之一。随着近几年全球氢能源发展的不断加速，国内持续加大氢气新能源在交通领域的研发和投入，北京市也积极加快氢燃料电池汽车的推广，并寻求廉价的氢气能源。
2022年召开的北京冬奥会将引入超过2000辆氢燃料电池车，服务于赛事期间人员出行。《北京市氢燃料电池汽车产业发展规划(2020-2025年)》（以下简称《规划》）也显示，2023年前和2025年前，北京市氢燃料电池汽车累计推广量将力争实现3000辆和突破1万辆。保守估算，2025年北京市氢燃料电池汽车运营每日消耗高纯氢将超过100吨。氢能的供应环节受到高度关注。如何寻求到廉价的氢气资源，降低生产及运输成本的问题，是解决氢燃料汽车推广及应用的重要因素。
在《规划》中明确的北京发展氢燃料电池汽车“一环一轴两区多点”的产业空间布局中，“一环”即立足京津冀协同、发挥房山区、天津和河北氢能资源优势，形成多渠道一体化环北京供氢链。这里提及的“房山区氢能资源优势”就是指燕山石化丰富的氢气资源。
燕山石化发展和工程管理处规划科科长潘云介绍，目前国内主要有水电解制氢、天然气制氢及工业副产氢气等3种制氢方式。而北京市天然气和水资源需求量大，用水和天然气两种资源制备氢气能耗大、成本高。而工业副产氢气则具有规模化及生产成本低的优势。
燕山石化在炼油化工生产中会产生大量工业副产氢气，来源一是炼油系统现有的80万吨/年连续重整反应单元副产的氢气；二是化工系统71万吨/年裂解装置副产的氢气。随着近期燕山石化100万吨/年连续重整装置的建成投产，目前各装置设计氢气产量总能力达20.8万标立/小时。同时，在已经启动的炼油系统清洁化改造项目中，还将新建8万标立/小时POX制氢装置。届时，燕山石化氢气总产量将达到28.8万标立/小时，将为未来氢能发展提供充足的能源保障。
燕山石化氢气新能源装置平稳运行 鲁贺/摄
发挥氢气提纯技术优势
助力冬奥会氢气保供
2022年，冬奥会将在北京举办。中国石化作为北京冬奥会官方油气合作伙伴，与奥组委签订了《官方油气合作伙伴赞助协议》，承诺将为冬奥会提供优质的能源保障。作为中国石化在京大型炼化企业，燕山石化责无旁贷承担起清洁油品和氢气新能源的供应任务。
燕山石化北京冬奥会氢气新能源保供项目是中国石化与北京冬奥会奥组委官方战略合作项目，主要包括新建一套2000标方/小时的氢气提纯装置及新建配套氢气装车设施。该装置年运行时间8000小时，预计可提供1440吨高品质氢气。同时配备3台氢气充装压缩机以及3个氢气长管拖车充装车位，可同时为3辆20MPa拖车实施加注，年装车能力为1700吨。
潘云介绍，由于工业副产氢气中硫化物、烃类、一氧化碳等杂质含量较高，会降低氢燃料电池的能量转化效率，缩减催化剂寿命。因此，必须对工业副产氢气进行提纯处理，使之满足氢燃料电池指标要求。为此，燕山石化在厂区内建立工业副产氢气纯化设施，选择了国内成熟的变压吸附氢气提纯技术（PSA），并研发了专用的吸附剂，原料气在20~40摄氏度情况下进入变压吸附提纯氢气系统，经过吸附、连续多次均压和降压等步骤，从吸附器顶部可获得产品氢气，满足《GB/T37244-2018质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》要求。
相比其他氢气提纯技术，PSA技术更为清洁环保，提纯过程中不添加任何化学物质，同时过程中无高低温转换，能耗较低。该项目同时实现了过程零排放，合格氢气被送至缓冲罐，随后进入装车单元，外送出厂；检测不合格的氢气会被送至解析气压缩机的入口，经升压后再返回纯化单元的入口，进入氢气管网进行二次利用，提纯后尾气也会进行相应的回收处理。
燕山石化氢气新能源装置投料开车 鲁贺/摄
发挥撬块化安装优势
助力项目建设快马加鞭
2019年3月，燕山石化北京冬奥会氢气新能源保供项目可行性研究报告获得批覆，当年10月项目正式开工，仅两个多月就完成了全部现场施工。2020年1月2日项目建成中交，随后燕山石化又克服了疫情带来的影响，于3月25日首次投料试车。经过48小时连续运转，产出合格氢气产品。经中国石化石科院检测，各项指标均满足国家氢燃料电池客车用氢标准（GB/T 37244-2018）要求，气体所含总烃、硫化物、一氧化碳等杂质均符合或低于国家标准。
装置能在这么短的时间内建成投产，并产出合格产品，这得益于燕山石化高效率的项目建设推进速度。
燕山石化另辟蹊径，从设计之初就优化变压吸附工艺过程，缩小吸附塔总体积，减少缓冲罐的数量，实现变压吸附装置的撬块化设计。同时，他们将体积较大的解析气缓冲罐和产品气缓冲罐做成一个撬块，与吸附塔撬块及管道阀门等设备一起，在加工厂提前预组装，然后整体运输到施工现场二次连接。这样的方式安装简便、灵活，有效缩短安装周期，在氢气提纯装置建设领域具有借鉴意义。
燕山石化北京冬奥会氢气新能源保供项目建设快马加鞭 刘建军/摄
发挥顶层设计优势
助力企业转型升级
氢能的战略意义已经得到中国石化集团公司的高度认可。7月24日，在中国石化集团公司召开的氢能发展战略研讨会上，中国石化董事长、党组书记张玉卓表示，中国石化提出要打造世界领先洁净能源化工公司的发展愿景、构建“一基两翼三新”的发展格局，氢能在其中占据重要的地位。
结合国家能源发展战略行动计划与首都北京的城市战略定位，燕山石化积极探索适合自己的转型发展之路。
2020年5月，燕山石化组织召开了氢气新能源产业技术交流会，来自首都知名高校、车企、公交企业、能源营销企业、新能源及环保科研机构的相关人士，就车用氢气新能源的产业化发展和应用前景进行探讨，共同描绘未来燕山石化氢能发展的宏伟蓝图。
2020年7月，燕山石化与北京汽车集团有限公司签订了战略合作框架协议，双方拟共同在制氢、储氢、运氢、加氢及用氢等氢燃料电池汽车应用各环节进行创新合作，携手打造氢燃料电池汽车示范应用产业集群，推动氢燃料电池汽车在北京市的推广应用，并联合参与打造房山氢能小镇的行动。
根据《规划》，燕山石化“十四五”期间还将计划建设8万标方/小时POX造气制氢装置，进一步提高燕山石化工业副产氢气的生产能力；计划建设168吨/年液氢示范项目，实现液氢示范生产，进一步解决气态氢气存储和运输成本高的难题；同时利用厂区预留地资源，加快启动氢气提纯二期建设，计划建设3万标方/小时的氢气提纯设施，提升高纯氢气供应能力。
以北京2022年冬奥会氢气保供项目为契机，燕山石化正在从传统石油炼化加工企业向清洁能源(氢气)生产企业的转型发展之路上大踏步前进。
文／王朝辉
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