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天然氣制氫原理

發(fā)布時(shí)間：

2019-10-09 10:36

來(lái)源：

天然氣制氫主要采用如下3種不同的化學(xué)處理過(guò)程。

(1)甲烷水蒸氣重整（Steam Methance reforming,SMR）
水蒸氣重整是甲烷和水蒸氣吸熱轉(zhuǎn)化為H2和CO。
化學(xué)反應(yīng)過(guò)程為：CH4+H2O+熱→CO+3H2
反應(yīng)所需熱量由甲烷燃燒產(chǎn)生的熱量來(lái)供應(yīng)。發(fā)生這個(gè)過(guò)程所需溫度為700~850℃，反應(yīng)產(chǎn)物為CO和H2氣體，其中CO氣體占總產(chǎn)物的12％左右；CO再通過(guò)水氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為CO2和H2，如化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。

（2）部分氧氣（POX）
天然氣部分氧化劑制氫過(guò)程就是通過(guò)甲烷與氧氣的部分燃燒釋放出CO和H2.化學(xué)反應(yīng)過(guò)程為：CH4+1/2O2→CO+2H2+熱
這個(gè)過(guò)程為放熱反應(yīng)，需要進(jìn)過(guò)嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，反應(yīng)器不需要額外的供熱源，反應(yīng)器出口溫度可以達(dá)到950~1100℃。反應(yīng)產(chǎn)生的CO再通過(guò)水氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2。自熱重整過(guò)程產(chǎn)生的氫氣需要經(jīng)過(guò)凈化處理，這大大增加了制氫的成本。

表3-2比較了上述3種制氫方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

制氫技術(shù)	優(yōu) 點(diǎn)	缺點(diǎn)
甲烷水蒸氣重整	應(yīng)用最為廣泛；無(wú)需氧氣；最低的過(guò)程溫度；對(duì)制氫而言，具有最佳的H2/CO比例	通常需要過(guò)多的蒸氣；大的設(shè)備投資；能量需求高
自熱重整	需要低能量；比部分氧化的過(guò)程溫度低；H2/CO比例很容易受到CH4/O2比例的調(diào)整	商業(yè)應(yīng)用有限；通常需要氧氣
部分氧化	給料直接脫硫不需要蒸氣；低的H2/CO自然比例，對(duì)于比例小于20的應(yīng)用很有利	低的H2/CO自然比例對(duì)于需求比例大于20的應(yīng)用不利；非常高的過(guò)程操作溫度；通常需要氧氣