提高蓝氢经济性的技术

蓝氢和灰氢竞争（在考虑二氧化碳成本时）基于蒸汽甲烷转化（SMR）技术。

SMR技术 SMR是一种成熟的催化技术，广泛应用于生产灰氢，SMR技术在多管式反应器中使用蒸汽，外部燃烧进行间接加热。燃烧后碳捕集可将灰氢转化为蓝氢，可从低压后燃烧烟气中捕获99%二氧化碳。对于蓝氢，基于氧气的工艺，例如自热转化（ATR）和天然气部分氧化（POX）技术，比SMR更具成本效益。二氧化碳成本使得SMR生产的灰氢比壳牌天然气部分氧化（SGP）技术生产的蓝氢更贵。与SMR相比，由于空气分离装置相对成本随着容量增加而降低，基于氧气工艺成本优势随着规模增加而增加，另一个优势是使用成本较低的预燃烧溶剂技术可以捕集99.9%以上的二氧化碳。

ATR技术ATR技术使用氧气和蒸汽，在带有催化剂床的耐火材料衬里反应器中直接燃烧。ATR技术比SMR技术更具成本效益，但ATR技术需要大量原料气预处理投资，而且火焰加热器会产生二氧化碳排放。ATR技术可以与燃烧前碳捕集技术结合，将灰氢转化为蓝氢。

天然气POX技术天然气POX技术也是基于氧气在耐火材料衬里反应器中直接燃烧，但其是非催化过程，不消耗蒸汽，也没有直接二氧化碳排放。天然气POX技术也可与燃烧前碳捕集技术相结合，用于生产蓝氢。与SMR相比，天然气POX技术通过最大限度提高碳捕集效率和简化工艺流程节省 成本。

POX技术与ATR技术比较基于氧气的工艺比SMR技术具有明显优势，同时壳牌POX技术比ATR技术也具有优势。首先，POX技术不需要蒸汽作为反应物。同时，利用反应余热产生高压蒸汽，可满足蓝氢生产过程中蒸汽消耗以及一些内部电力消耗。其次，由于不需要进料气预处理，壳牌POX技术工艺流程比ATR技术简单。此外，作为一种非催化直接燃烧的系统，壳牌POX技术对硫等进料污染物具有很强抵抗力，并且可以适应不同天然气品质，为炼厂提供更大进料灵活性，使炼厂燃料气脱碳。

与ATR相比，壳牌POX技术可显著节省成本，其氢气平准化成本降低了22%。由于可能使用更小氢气压缩机（单级压缩）、二氧化碳捕集和二氧化碳压缩机组，因此可以降成本17%。由于压缩负荷减少，内部发电产生了更多蒸汽，降低了34%的运营成本（不包括天然气原料价格）。壳牌POX技术比ATR技术多消耗6%的天然气，但也被多余蒸汽产生的发电所抵消。

壳牌蓝氢工艺最大限度集成了天然气POX技术和溶剂技术。与ATR装置相比，生产500吨/日纯氢气产品将减少3 000万美元/年的运营成本、减少35%的电力输入、捕集99%二氧化碳以及氢气成本降低10%~25%。由于壳牌POX溶剂技术具有原料灵活性、更高操作压力、降低甲烷残留浓度和提高能效的优势，因此其是大型蓝氢项目的最佳选择。

天然气POX技术成熟且低碳，开发和使用历史悠久。目前壳牌POX技术拥有30多个活性残渣和气体气化许可证持有者，并且在全球建造了100多座使用该技术的气化炉。例如，卡塔尔Pearl天然气液化（GTL）工厂有18条生产线，每条生产线可生产500吨/日的纯氢气。Pearl GTL自2011年开始运营，生产纯氢气，不包括任何惰性气体、甲烷、二氧化碳或一氧化碳。自1997年以来，荷兰Pernis炼厂一直在使用该技术进行100万吨/年的碳捕集项目。

无论氢气生产和碳捕集技术多么具有成本效益，如果不直接或通过提高石油采收率封存二氧化碳，生产的氢气仍然是灰氢。许多碳捕集、利用和存储项目在全球各地处于不同阶段。例如，自2015年以来，壳牌在加拿大Quest工厂已经捕集并储存了超过500万吨的二氧化碳。

氢气将成为未来能源结构的一部分，并且有几种成熟技术可用于生产具有成本效益的低碳蓝氢。由于二氧化碳回收率和可扩展性差，SMR是一种低效蓝氢生产方法，基于氧气的工艺提供更高价值。壳牌蓝氢工艺集成了天然气POX技术和溶剂技术，与ATR技术相比，具有将氢气平准化成本降低10%~25%、成本支出降低20%、运营支出降低35%（不包括天然气原料价格）、捕集99%的二氧化碳和整体过程简单性的优势。