四川维恩物资有限公司

　　2013年全国煤炭产量达到39.74亿吨，当时一些业界专家、学者曾分析预测，煤炭生产总量将有可能突破40亿吨，但事实上是2013年达到了历史的顶峰，之后煤炭生产总量开始调头下降，到2018年全国实际产量为36.8亿吨，5年时间下降了3亿吨，呈逐年稳定下降趋势。随着经济结构的调整和能源消费结构的进步，新能源替代煤炭是必然的趋势，无论是从消费结构上讲，还是从经济转型发展来看，煤炭产量和消费“双下降”是必然趋势。具体到晋城，也同样如此，2013年全市煤炭产量突破1亿吨，2018年维持在8800万吨，也是在逐年下降。现在晋城的煤炭生产能力为1.5亿吨，但实际产量远低于生产能力，一直控制在8000-9000万吨之间。因此，产量的决定因素不在能力，主要还是在市场，需求是影响煤炭供需矛盾的主要方面。

　　二、煤炭在全国能源消费中的主导地位长期不会改变

　　我国属“富煤、少油、缺气”的国家，资源禀赋决定了煤在能源消费结构中的主导地位长期不可能改变。2018年全国煤炭消费总量在36亿吨左右，其中：电力耗煤21亿吨(占总量58%)，钢铁冶金耗煤6.2亿吨，建材耗煤5亿吨，化工耗煤2.8亿吨，其它耗煤0.6亿吨。由此能够得出，电煤是决定煤炭市场疲与兴、强与弱的主导因素。从2018年发电行业的三组数据综合分析，全国装机总量19亿千瓦，其中：火电装机容量达到11.4亿千瓦，较上年增长3%；全国发电总量7万亿度，火电占5万亿度，增幅达7.3%；火电的开机运行时间为4361小时，比上年增加143小时。由此可以看出，电力装机、发电量、利用小时均在提高，燃煤量必然也在相应提高。因此，煤炭市场还是相对比较稳定的。

2.煤炭气化制氢

原煤经过备煤单元处理后，经煤锁送入气化炉，蒸汽和来自空分的氧气作为气化剂从气化炉下部喷入，在气化炉内煤和气化剂逆流接触，煤经过干燥、干馏和气化、氧化后，生成粗合成气（主要组成为H2、CO、CO2、H4C、H2S、油和高级烃）；粗合成气经急冷和洗涤后送入CO变换单元；经过部分CO变换和工艺废热回收后进入酸性气体脱除单元；脱除H2S和CO2及其它杂质后，得到H2和CO混合气体（H2占70%左右）进入氢气提纯单元；提纯后得到纯度99.5%的氢气。［3］

煤炭气化制氢与煤制天然气的区别是：粗合成气经酸性气体脱除单元得到H2和CO混合气体（H2占70%左右）后，制氢走氢气提纯单元，而制天然气走甲烷化单元。煤制天然气成本为1.07元/m3，［4］煤炭气化制氢成本不会很高。神华煤制油化工有限公司于2008年12月实现了日产氢气626t,氢气纯度为99.5%。

优点：技术成熟，成本低，资源丰富。缺点：有CO2捕捉深埋，CO用于他用等环保措施跟进的必要。

3.碳纳米管的制备

碳纳米管是由石墨层片卷成管状物结构的一种新型纳米材料。其直径一般在一到几十个纳米之间，长度则远大于其直径。碳纳米管可以只有一层也可以有多层，分别称为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管拥有独特的物理化学、电学、热学和机械性能，拥有十分诱人的应用前景。

碳纳米管的制备方法很多，到目前为止，人们尝试了多种制备方法，如石墨电弧法、热解法、激光蒸发法、等离子体法、化学气相沉积法（催化分解法）等等。其中，电弧放电（arc discharge）、激光蒸发（laser ablation）和化学气相沉积（Chemical vapor deposition ,CVD）是碳纳米管的主要制备方法。当今世界公开报道高质、高效、连续大批量工业化生产碳纳米管的实例：沸腾床催化法、化学气相沉积法。［2］

化学气相沉积法(催化热裂解法)：CVD法是一种发展比较成熟的制备碳纳米管特别是SWNTs的技术。通过激光等将过渡金属微粒和碳氢化合物同时加热到高温而使碳氢化合物发生热解而产生的。基本原理：以含碳气体（一般为烃类气体或CO）为给料气体（feedstock）供给碳源，在金属催化剂（过渡金属如Fe、Co、Mo、Ni等及其氧化物）的作用下直接在衬底表面裂解合成出SWNTs。特点：由于制备时温度较低（一般控制在500～1000℃)，生成的SWNTs缺陷较少，同时设备简单、产率较高、条件易控，CVD技术有着很好的工业化前景。参数控制：通过施加电场和控制给料的气流方向，可以对SWNTs的生长方向进行控制；而通过控制作为催化剂的纳米颗粒尺寸大小，可以控制合成的SWNTs的直径范围。

CO化学气相沉积法：由于高压CO工艺的研制成功，CVD法也成为单壁碳纳米管生产的主导工艺。以Mo作催化剂，可以由CO在1200℃的石英管内歧化制备碳纳米管，日产量已经达到公斤级。［2］

目前碳纳米管的市场价格约为每克2-3美元或20多元人民币。［5］

4.物料平衡及产能的选择

物料平衡应该以CO制备碳纳米管为主，选择中试规模，采用三套CO制备碳纳米管设备平行运转所需的CO气体量（年产吨级碳纳米管），来确定煤制氢气的产量，以实现物料平衡。然后才能定做气化炉、配套的空分装置、变换装置、酸性气脱除装置、氢气提纯装置等配套装置。中试就是通过中间试验为工业化生产摸索经验，克服不足。

5.产品的销路

氢气的销路一是销售给神华煤制油化工有限公司用于煤制油；一是政府配合引进适量的氢燃料电池汽车就地消化。碳纳米管销售走市场，大专院校及科研院所，也可以考虑自己开发下游产品。

6.运作方式

上策：申请专利；中策：申请国家示范项目，国家出资进行；下策：企业出资独立进行。