解读天然气制氢工艺现状及发展

解读天然气制氢工艺现状及发展

韩旭

中石油云南石化有限公司 云南安宁 650300

摘要：受到不断进步的科学技术发展的影响，使越来越多的新兴技术得以涌现出来，制氢技术便是其中之一。虽然制氢的材料可谓非常多，不过在现阶段，天然气作为制氢的原材料更加合适，并且在技术方面也已经十分成熟，不过依然显现出很多的不足，比如，能耗与生产的经济成本均非常高，需要投入大量的相关硬件设施。因此，加大对天然气制氢技术的开发和应用力度可谓十分关键。本文通过分析天然气制氢工艺的现状，说明了天然气制氢技术的发展趋势，从而有效推进天然气制氢工艺的研究与应用进程。

关键词：天然气制氢；工艺现状；技术发展

前言：众所周知，天然气属于目前主要的清洁型能源类型，通过科学运用天然气，可以尽可能使日常的生产与生活当中对于石油的使用依赖度下降，满足国家提倡的绿色环保要求，减少二氧化碳与粉尘等有毒物质排放量，有利于提高广大民众的居住环境质量。由此使得天然气获得了很大的关注与重视。所以，在深入了解目前天然气制氢工艺的发展现状，加快利用天然气制氢工艺的开发与推广应用速度至关重要，有助于对自然环境形成良好的保护作用，其重要性是不容忽视的。鉴于此，系统思考和分析天然气制氢工艺现状及发展显得尤为必要，拥有一定的研究意义与实践价值。

1.天然气制氢工艺的现状分析

1.1从前的天然气制氢工艺的说明

对于天然气制氢工艺而言，整个步骤涵盖了原料气的科学处理、蒸汽的合理转化、CO变换以及氢气提纯等不同的环节。第一，处理原料气的时候，可以看作天然气的脱硫过程，运用M_n0、Z_nO脱硫剂达到脱去H₂S、SO₂的目的。此过程中，需要处理大量的原料气，所以，进行原料气压缩的过程中，以大型的离心式压缩机设备作为首选。第二，对于蒸汽转化环节来说，水蒸气被用作氧化剂，受到镍催化剂的影响，可以达到转化烃类物质的目的，获取转化气。第三，针对CO变换环节而言。由转化炉提供的原料气包含了CO，通过借助变换的作用，能够让CO受到催化剂的作用影响，进而和水蒸气进行反应，产生CO₂、H₂。根据变换温度的情况，包含了高温变换、中温变换等不同的类型。在最近几年，因为对能源节省和控制的意识不断提高，进行变换单元工艺的设置过程当中，主要运用了CO高温变换与低温变换相结合的变换工艺方式，能够使原料的消耗量得以下降。第四，针对氢气的提纯单元而言，不同的制氢企业进行制氢工艺的研究与应用的过程当中，主要利用了那些能耗很低的变压吸附净化分离控制系统，以便达到节约能源的效果，也让整个制氢步骤得到了有效地简化，处于装置的出口位置，能够得到纯度大约99.8%的氢气^[1]。

1.2现阶段天然气制氢工艺应用的状况

从目前的天然气制氢工艺的应用情况来看，主要呈现出下述几个不同方面的问题和不足：其一，制氢的环节需要的经济成本是很高的，相应的燃料经济成本 占据了生产成本的51％～67％；其二，位于烟道气出口的温度是非常高的，使热能出现严重浪费的现象；其三，相应的反应温度十分高，依然要求提供价格更贵的耐高温反应器装置，在此过程当中会运用到大量的燃料气；其四，所排放出来的大量CO一方面带给大气严重的污染；另一方面，导致很多的能源被严重浪费。

2.天然气制氢技术的发展趋势说明

2.1针对天然气部分氧化制氢工艺的介绍

一般来说，对比从前的制氢技术，通过采用了天然气部分氧化制氢工艺，能够使所消耗的能源进一步降低，相应的原材料经济成本十分低，不过应该引起重视的为，开展化学反应的时候，会应用到高温无机陶瓷透氧膜，实现把价格较为低廉的制氧方法与高超工艺的材料有效融合的效果，可以让此项技术的应用效率获得提高，并且使相应的生产成本下降，在未来将成为最常见的制氢技术类型之一^[2]。

2.2自热重整制氢技术的说明

此项技术的应用步骤彻底转变了从外部供热至内部的形式，自行供应热源，可以提高能源的利用率。此环节依靠对经过反应形成热量的有效运用，完成自行供热的任务。此项技术的应用原理为处于有关反应器装置当中耦合了部分热量，其中依靠天然气燃烧反应形成，并且能够促使天然气水蒸气反应，达到自供热的目的。与此同时，因为自热重整反应器装置内的强放热反应、强吸热反应相继进行，此过程依然要求运用到部分较为高端且抗高温的仪器设备，通常情况之下，上述仪器设备包含了不锈钢管，由此提高了使用天然气制氢的经济成本，导致生产效率较低，需要引起一定的重视。

2.3绝热转化制氢技术概述

此项制氢工艺的具体步骤为反应原材料相应的氧化反应，在此过程当中，让天然气性能得到了充分地发挥，与此同时，运用了经济低廉且便捷的空气当作相应的反应源，在空气内包含的氧气可以发挥出应有的作用，此时各个材料间产生相应的化学反应。通过科学运用此种技术，可以进一步使经济成本下降，减少了不必要的原材料浪费情况的出现，真正达到了节省资源的效果

^[3]。

2.4高温裂解制氢技术的说明

对于此项工艺来说，进行应用的时候，会通过高温分解形成氢气，同时，此环节没有形成二氧化碳，所以，得到了业界的肯定，包含在清洁能源的范畴之内，其中，很多生产企业开始系统掌握此项制氢工艺，加快了相关的研究与应用力度，以便获得更好的制氢效果。

结论：从此次论文的阐述和分析当中，可以获知，系统分析与思考天然气制氢工艺现状及发展显得尤为必要，具有一定的研究意义和实施价值。本文通过分析天然气制氢工艺的现状，说明了天然气制氢技术的发展趋势：针对天然气部分氧化制氢工艺的介绍、自热重整制氢技术的说明、绝热转化制氢技术概述、高温裂解制氢技术的说明。希望此次研究与分析的内容和结果，能够得到有关天然气制氢工艺研究工作人员的关注与重视，并且从中获取相应的借鉴和帮助，以便增强天然气制氢工艺应用的实际效果，进而促进我国天然气制氢技术的不断发展与进步。

参考文献：

[1]赵新.天然气制氢工艺与技术[J].环球市场信息导报(理论),2019,120(110):129-138.

[2]杨林波.浅谈油田天然气制氢技术及发展方向[J].环球市场信息导报:理论,2019,154(108):124-128.

[3]王明军.石油、天然气管道焊接工艺现状及展望[J].工程技术:引文版,2019,144(128):00232-00235.