Analysis of Carbon Emissions of Hydrogen Production by Hydrocarbon Steam Reforming

doi:10.12388/j.issn.1673-2677.2025.03.008

Abstract

Abstract:

In the background of China's goals of "Dual Carbon"，hydrogen，as clean energy，is expected to be widely used；however，it leads to large carbon emissions in the production process. Hydrocarbon Steam Reforming （HSR） is a common pro- cess for hydrogen production in refineries，in which accurate carbon accounting is hard to perform，due to the high fluctuation of feed- stock and low frequency of monitoring of key carbon emissions data. In this paper，the hydrogen production process of a refinery was taken as an example，and the HSR model was built by Aspen Plus to analyze the impact of different process parameters on carbon emis- sions in order to address the lack of accurate carbon measurements. Due to the large variation of some important parameters in the actu- al production process，it is hard for a steady model to produce sufficiently accurate simulation data . This performed experiment inter- connected MATLAB with Aspen Plus and changed model input parameters in accordance with the actual production data to achieve the dynamic simulation of the production process. The experimental results verified that the proposed model can well simulate the actual hydrogen production process and thus，provide data support for accurate carbon accounting.

Key words:

HSR, Aspen Plus, carbon emission, carbon accounting, dynamic simulation

摘要：

在我国“双碳”战略背景下，作为清洁能源的氢气得到广泛应用，但其生产过程中会产生大量碳排放。烃类水蒸气转化法（HSR）是炼化企业常用的制氢工艺，但生产过程原料波动大，关键碳排放数据监测频率较低，导致现有方法难以对其精准碳计量。为解决精准碳计量数据缺乏的问题，以某炼厂制氢过程为例，运用Aspen Plus软件搭建该过程稳态仿真模型，分析不同工艺参数对装置运行情况及碳排放的影响。由于实际生产过程中部分重要参数变化较大，稳态模型无法产生大量准确的模拟数据。实验采用MATLAB与Aspen Plus互联，结合实际生产数据动态改变模型输入参数，实现生产过程动态模拟，实验结果表明所提模型能够很好地模拟实际的生产过程，为精准碳计量提供数据支持。

关键词:

HSR, Aspen Plus, 碳排放, 碳计量, 动态模拟

CLC Number:

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TQ116

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