12月16日上午10點，一輛載有306公斤氫氣的充裝管束車，緩緩開出燕山石化化學品廠氫氣新能源裝置，發往法國液化空氣天津濱海有限公司。這是燕山石化公司所產電池氫氣首車出廠，標誌著燕山石化氫氣新能源裝置實現了從生產平穩運行到產品出廠的全流程貫通。
燕山石化電池氫首車出廠 李雪/攝
以北京2022年冬奧會氫氣保供項目為契機，燕山石化積極響應北京市的號召，根據北京市氫能產業發展趨勢，利用成熟的提純技術及副產氫氣資源優勢，擴大氫氣提純能力，全力保障北京市對高純度、低成本氫氣的穩定供應。從傳統石油煉化企業到清潔能源(氫氣)生產企業，燕山石化實現華麗轉身。
燕山石化北京冬奧會氫氣新能源保供項目 劉建軍/攝
發揮氫能資源優勢
助力一體化環北京供氫鏈
氫能作為零排放、可再生的純綠色能源，被譽為人類社會的終極能源，是解決能源資源問題和環境危機的有效途徑之一。隨著近幾年全球氫能源發展的不斷加速，國內持續加大氫氣新能源在交通領域的研發和投入，北京市也積極加快氫燃料電池汽車的推廣，並尋求廉價的氫氣能源。
2022年召開的北京冬奧會將引入超過2000輛氫燃料電池車，服務於賽事期間人員出行。《北京市氫燃料電池汽車產業發展規劃(2020-2025年)》（以下簡稱《規劃》）也顯示，2023年前和2025年前，北京市氫燃料電池汽車累計推廣量將力爭實現3000輛和突破1萬輛。保守估算，2025年北京市氫燃料電池汽車運營每日消耗高純氫將超過100噸。氫能的供應環節受到高度關注。如何尋求到廉價的氫氣資源，降低生產及運輸成本的問題，是解決氫燃料汽車推廣及應用的重要因素。
在《規劃》中明確的北京發展氫燃料電池汽車“一環一軸兩區多點”的產業空間佈局中，“一環”即立足京津冀協同、發揮房山區、天津和河北氫能資源優勢，形成多渠道一體化環北京供氫鏈。這裡提及的“房山區氫能資源優勢”就是指燕山石化豐富的氫氣資源。
燕山石化發展和工程管理處規劃科科長潘雲介紹，目前國內主要有水電解制氫、天然氣制氫及工業副產氫氣等3種制氫方式。而北京市天然氣和水資源需求量大，用水和天然氣兩種資源製備氫氣能耗大、成本高。而工業副產氫氣則具有規模化及生產成本低的優勢。
燕山石化在煉油化工生產中會產生大量工業副產氫氣，來源一是煉油系統現有的80萬噸/年連續重整反應單元副產的氫氣；二是化工系統71萬噸/年裂解裝置副產的氫氣。隨著近期燕山石化100萬噸/年連續重整裝置的建成投產，目前各裝置設計氫氣產量總能力達20.8萬標立/小時。同時，在已經啟動的煉油系統清潔化改造項目中，還將新建8萬標立/小時POX制氫裝置。屆時，燕山石化氫氣總產量將達到28.8萬標立/小時，將為未來氫能發展提供充足的能源保障。
燕山石化氫氣新能源裝置平穩運行 魯賀/攝
發揮氫氣提純技術優勢
助力冬奧會氫氣保供
2022年，冬奧會將在北京舉辦。中國石化作為北京冬奧會官方油氣合作夥伴，與奧組委簽訂了《官方油氣合作夥伴贊助協議》，承諾將為冬奧會提供優質的能源保障。作為中國石化在京大型煉化企業，燕山石化責無旁貸承擔起清潔油品和氫氣新能源的供應任務。
燕山石化北京冬奧會氫氣新能源保供項目是中國石化與北京冬奧會奧組委官方戰略合作項目，主要包括新建一套2000標方/小時的氫氣提純裝置及新建配套氫氣裝車設施。該裝置年運行時間8000小時，預計可提供1440噸高品質氫氣。同時配備3臺氫氣充裝壓縮機以及3個氫氣長管拖車充裝車位，可同時為3輛20MPa拖車實施加註，年裝車能力為1700噸。
潘雲介紹，由於工業副產氫氣中硫化物、烴類、一氧化碳等雜質含量較高，會降低氫燃料電池的能量轉化效率，縮減催化劑壽命。因此，必須對工業副產氫氣進行提純處理，使之滿足氫燃料電池指標要求。為此，燕山石化在廠區內建立工業副產氫氣純化設施，選擇了國內成熟的變壓吸附氫氣提純技術（PSA），並研發了專用的吸附劑，原料氣在20~40攝氏度情況下進入變壓吸附提純氫氣系統，經過吸附、連續多次均壓和降壓等步驟，從吸附器頂部可獲得產品氫氣，滿足《GB/T37244-2018質子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣》要求。
相比其他氫氣提純技術，PSA技術更為清潔環保，提純過程中不添加任何化學物質，同時過程中無高低溫轉換，能耗較低。該項目同時實現了過程零排放，合格氫氣被送至緩衝罐，隨後進入裝車單元，外送出廠；檢測不合格的氫氣會被送至解析氣壓縮機的入口，經升壓後再返回純化單元的入口，進入氫氣管網進行二次利用，提純後尾氣也會進行相應的回收處理。
燕山石化氫氣新能源裝置投料開車 魯賀/攝
發揮撬塊化安裝優勢
助力項目建設快馬加鞭
2019年3月，燕山石化北京冬奧會氫氣新能源保供項目可行性研究報告獲得批覆，當年10月項目正式開工，僅兩個多月就完成了全部現場施工。2020年1月2日項目建成中交，隨後燕山石化又克服了疫情帶來的影響，於3月25日首次投料試車。經過48小時連續運轉，產出合格氫氣產品。經中國石化石科院檢測，各項指標均滿足國家氫燃料電池客車用氫標準（GB/T 37244-2018）要求，氣體所含總烴、硫化物、一氧化碳等雜質均符合或低於國家標準。
裝置能在這麼短的時間內建成投產，併產出合格產品，這得益於燕山石化高效率的項目建設推進速度。
燕山石化另闢蹊徑，從設計之初就優化變壓吸附工藝過程，縮小吸附塔總體積，減少緩衝罐的數量，實現變壓吸附裝置的撬塊化設計。同時，他們將體積較大的解析氣緩衝罐和產品氣緩衝罐做成一個撬塊，與吸附塔撬塊及管道閥門等設備一起，在加工廠提前預組裝，然後整體運輸到施工現場二次連接。這樣的方式安裝簡便、靈活，有效縮短安裝週期，在氫氣提純裝置建設領域具有借鑑意義。
燕山石化北京冬奧會氫氣新能源保供項目建設快馬加鞭 劉建軍/攝
發揮頂層設計優勢
助力企業轉型升級
氫能的戰略意義已經得到中國石化集團公司的高度認可。7月24日，在中國石化集團公司召開的氫能發展戰略研討會上，中國石化董事長、黨組書記張玉卓表示，中國石化提出要打造世界領先潔淨能源化工公司的發展願景、構建“一基兩翼三新”的發展格局，氫能在其中佔據重要的地位。
結合國家能源發展戰略行動計劃與首都北京的城市戰略定位，燕山石化積極探索適合自己的轉型發展之路。
2020年5月，燕山石化組織召開了氫氣新能源產業技術交流會，來自首都知名高校、車企、公交企業、能源營銷企業、新能源及環保科研機構的相關人士，就車用氫氣新能源的產業化發展和應用前景進行探討，共同描繪未來燕山石化氫能發展的宏偉藍圖。
2020年7月，燕山石化與北京汽車集團有限公司簽訂了戰略合作框架協議，雙方擬共同在制氫、儲氫、運氫、加氫及用氫等氫燃料電池汽車應用各環節進行創新合作，攜手打造氫燃料電池汽車示範應用產業集群，推動氫燃料電池汽車在北京市的推廣應用，並聯合參與打造房山氫能小鎮的行動。
根據《規劃》，燕山石化“十四五”期間還將計劃建設8萬標方/小時POX造氣制氫裝置，進一步提高燕山石化工業副產氫氣的生產能力；計劃建設168噸/年液氫示範項目，實現液氫示範生產，進一步解決氣態氫氣存儲和運輸成本高的難題；同時利用廠區預留地資源，加快啟動氫氣提純二期建設，計劃建設3萬標方/小時的氫氣提純設施，提升高純氫氣供應能力。
以北京2022年冬奧會氫氣保供項目為契機，燕山石化正在從傳統石油煉化加工企業向清潔能源(氫氣)生產企業的轉型發展之路上大踏步前進。
文／王朝輝
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