概述

HyCO 是氢气+一氧化碳(Hydrogen+CO)的生产装置或生产工艺。HyCO生产、纯化工艺主要有SMR、POx、Gasification、冷箱、PSA等。HyCO产品的主要用途包括炼油、化工、能源、光伏、冶金、电子、食品等行业。

的HyCO 的定义

HyCO 即氢气+一氧化碳(Hydrogen+CO)。狭义的HyCO是同时生产氢气和一氧化碳的化工过程。由于一氧化碳通常情况下都是和氢气同时生产的，因此在气体行业中人们用HyCO来表示主要产品是氢气和/或一氧化碳和/或氢气、一氧化碳混合气(合成气，或Syngas)的化工生产装置或者生产工艺。

HyCO 生产工艺

HyCO 的生产工艺包括产生合成气(Generation)和合成气分离或纯化(Separation 或Purification)两个阶段。

目前大型合成气装置的生产方法有：SMR (蒸汽甲烷转化)、POx or Gasification (部分氧化，或气化)。小型合成气生产工艺有：SMR (蒸汽甲烷转化)、Methanol Cracking (甲醇裂解)、Ammonia Decomposition (氨解)、Electrolyzer (水电解)

纯化阶段主要方法包括酸性气脱除(AGR，Acid Gas Removal) 、膜分离(Membrane)、冷箱(Coldbox)、变压吸附(PSA)。

SMR

SMR 是Steam Methane Reforming 的缩写，意即蒸汽甲烷转化，是采用天然气、液化石油气或石脑油、炼油厂尾气作为原料，与水蒸气在约800~850 dC的温度下，反应产生合成气的HyCO 生产工艺。Reformer +变换+PSA 工艺生产氢气。Reformer + AGR + TSA + Coldbox 可生产氢气+一氧化碳。采用该方法生产CO + H2 时，得到的CO产量通常是H2 产量的约1/3。本方法工艺成熟，投资和运行成本低，采用该法生产的氢气约占全世界氢气生产量的80%。

主要反应包括：

甲烷转化反应：CnHm + nH2O = nCO + (m/2+n)H2

变换反应：CO + H2O = H2 + CO2

POx, Gasification

POx 是Partial Oxidization 的缩写，意即部分氧化，Gasification 即气化，是采用煤、焦炭、渣油、重质馏分油(也可用石脑油、天然气、炼油厂尾气)等作为原料，与氧气、水蒸气在一千多度的高温下不充分燃烧(即部分氧化)而产生CO,H2,等的HyCO生产工艺。高温合成气经过热回收、洗涤、酸性气脱除等在冷箱中分离生产一氧化碳和氢气或含固定比例一氧化碳和氢气的合成气。采用部分氧化工艺时，一氧化碳与氢气的比例在1:1 ~ 2:1 不等，相较SMR工艺一氧化碳相对产量较高。该法固定投资较高，运行成本最低。

主要反应：

C + H2O = CO + H2

CnHm + nH2O = nCO + (m/2+n)H2

C + O2 = CO2

C + 1/2O2 = CO

Methanol Cracking

即甲醇裂解。是甲醇合成的逆反应。在天然气供应不足的地区用于小规模制氢。该法运行成本较SMR高。

CH3OH + H2O = CO2 + 3H2

CH3OH = CO + 2H2

Ammonia Decomposition (氨解)

是氨合成的逆反应。用于小规模制氢。由于裂解产物中含有1/3的氮气，因此该法特别适用于需要惰性气氛的场合。该法运行成本较甲醇裂解制氢高。

NH3 = N2 + 3/2 H2

Electrolyzer (水电解)

用水作原料通过电解制取氢。在用氢量较小(<100 Nm3/h)，对氢气纯度要求较高(>99.9999%)的小型精细化工、医药、电子、冶金等行业应用较多。该法工艺成熟，但由于主要用电作为能源，运行成本最高。

AGR

AGR 是Acid Gas Removal 的缩写，意即酸性气脱除，是指转化炉或气化炉出口的合成气经热回收后，利用吸收的操作脱除其中的酸性气体：二氧化碳、硫化氢。主要工艺方法包括本菲尔溶液、低温甲醇洗、TSA 等。

膜分离(Membrane)

目前较新的分离工艺，优点是投资少、操作费用很低、操作弹性大。用于对氢气纯度和氢气回收率要求不高的场所。

冷箱(Coldbox)

合成气经脱除了H2O、CO2、H2S等杂质后，经深冷工艺冷却至-180 度左右将氢气和一氧化碳分离，从而得到纯的一氧化碳产品。

PSA

PSA 是 Pressure Swing Adsorption 的缩写，即变压吸附。在制氢工艺中，含氢量约70~80%的合成气经过变压吸附后，可回收其中大部分(80% 左右)的氢气，得到氢气产品。其余部分(尾气)作为转化炉或加热炉的燃料使用。

HyCO 应用领域

合成气(CO和氢气混合物)的主要用途包括：城市煤气、合成甲醇原料等。

一氧化碳的主要工业用途是用于生产光气，是部分特种塑料如聚碳酸酯、聚氨酯的原料。

氢气的主要工业用途包括炼油、化工、光伏、冶金、电子、食品等。