下载文档原格式
烃类水蒸气制氢技术概述氢气在工业生产过程中被广泛使用，为了满足生产需求，烃类水蒸气制氢受到行业相关人员的亲睐，本文就国内烃类水蒸气制氢技术的发展现状、制氢技术的原理及制氢技术的发展方向进行了简要概述，以期为行业研究提供一定的参考。
标签：烃类；制氢工艺：发展引言氢气由于其特殊的理化性质，在工业生产过程中被广泛利用，随着氢气的广泛利用，氢气的制造工艺也在不断的发展。
到现阶段，利用石油、煤和天然气为原料制氢成为工业上的主要方法，由于工业过程中氢的需求量很大，因此，大规模制氢方法在工业上被广泛使用，烃类与水蒸气转化及氧化制氢的技术在工业制氢过程中备受亲睐，以上两种工业制氢的方法相比较，部分氧化法由于其工艺的特殊性，造成该方法在制氢过程中投资量大，而烃类与水蒸气转化制氢技术工艺成熟可靠，操作灵活方便，制造氢气的成本低，在现代工业制氢技术中占据主要地位，本文就烃类水蒸气制氢技术的发展现状、制氢工艺的原理及制氢技术的发展方向进行了简要概述。
1.国内烃类水蒸气转化法制氢技术发展现状1.1烃类水蒸气转化法制氢工艺发展现状据相关资料研究统计，近年来，我国的烃类水蒸气转化制氢技术取得了极速的发展和进步。
综合分析和总结国内水蒸气转化法制氢技术的主要特点，主要有以下几方面的的特点和优势：（1）制氢装置大规模化由于工业生产过程中对氢的需求量很大，因此對制氢装置的要求也不断提升，由最初的小型规模化发展逐渐向大规模化方向发展，近年来，随着制氢技术的发展，由我国自主设计及建设的制氢装置的生产规模已经达到80000Nm3/h，已经能够满足制氢过程中对装置的需求。
（2）制氢原料的多样化能通过烃类蒸气转化工艺进行制氢的烃类原料有各种炼厂气、天然气、轻油、油田伴生气等，其中轻油是指炼厂的一次加工油，重整抽余油、高压加氢轻石脑油等也可以作为轻油原料产氢。
（3）转化炉性能优化国内制氢转化炉的性能较之前有了明显提高，考虑到投入和产出的比例，在制氢过程中，企业普遍采用顶烧炉，顶烧炉入口温度普遍为五百多度，出口温度普遍接近九百度；转化炉的碳空速一般为9000h-1，国内转化炉普遍采用顶烧炉。
水蒸汽重整制氢技术
水蒸汽重整是制取氢气的一种关键工艺。
这种技术通常用于从天然气或其他烃类化合物（如甲烷）中生产氢气。
水蒸汽重整具体步骤如下：
1.首先是蒸汽重整反应，将天然气（主要是甲烷）与水蒸汽在高温（通常在700°C至1000°C之间）和高压下进行催化反应。
通常需要镍（Ni）或钯（Pd）等金属作为催化剂。
CH4 + H2O -> CO + 3H2 这个反应会生成一氧化碳和氢气。
2.第二步是水煤气变换反应，通过触媒将产生的一氧化碳与水蒸汽进行反应，生成更多的氢气。
CO + H2O -> CO2 + H2 3. 最后是转移反应，通过床层等方式将产生的二氧化碳与剩余的水进行反应，生成更多的氢气和二氧化碳。
CO + H2O -> CO2 + H2 这样就得到了高纯度的氢气。
水蒸汽重整是工业上最常用的制氢工艺，它非常高效，但也会产生一氧化碳和二氧化碳等副产物，这些副产物需要被处理以减少对环境造成的不良影响。
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第5期·1658·化 工 进展乙酸蒸汽催化重整制氢的研究进展王东旭1，肖显斌2，李文艳1（1华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206；2华北电力大学生物质发电成套设备国家工程实验室，北京 102206）摘要：通过生物油蒸汽重整制备氢气可以减少环境污染，降低对化石燃料的依赖，是一种极具潜力的制氢途径。
乙酸是生物油的主要成分之一，常作为模型化合物进行研究。
镍基催化剂是乙酸蒸汽重整过程中常用的催化剂，但容易因积炭失去活性，降低了制氢过程的经济性。
本文首先分析了影响乙酸蒸汽重整制氢过程的各种因素，阐述了在这一过程中镍基催化剂的积炭原理，讨论了优化镍基催化剂的方法，包括优化催化剂的预处理过程、添加助剂和选择合适的载体，最后对乙酸蒸汽重整制氢的热力学分析研究进展进行了总结。
未来应重点研究多种助剂复合使用时对镍基催化剂积炭与活性的影响，分析多种助剂的协同作用机理，得到一种高活性、高抗积炭能力的用于生物油蒸汽重整制氢的镍基催化剂。
关键词：生物油；乙酸；制氢；催化剂；热力学中图分类号：TK6 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）05–1658–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.05.014A review of literatures on catalytic steam reforming of acetic acid forhydrogen productionWANG Dongxu 1，XIAO Xianbin 2，LI Wenyan 1（1 School of Energy ，Power and Mechanical Engineering ，North China Electric Power University ，Beijing 102206，China ；2 National Engineering Laboratory for Biomass Power Generation Equipment ，North China Electric PowerUniversity ，Beijing 102206，China ）Abstract ：Hydrogen production via steam reforming of bio-oil ，a potential way to produce hydrogen ， can reduce environmental pollution and dependence on fossil fuels. Acetic acid is one of the main components of bio-oil and is often selected as a model compound. Nickel-based catalyst is widely used in the steam reforming of acetic acid ，but it deactivates fast due to the carbon deposition. In this paper ，the affecting factors for the steam reforming of acetic acid are analyzed. The coking mechanism of nickel-based catalyst in this process is illustrated. Optimization methods for nickel-baed catalyst are discussed ，including optimizing the pretreatment process ，adding promoters ，and choosing appropriate catalyst supports. Research progresses in the thermodynamics analyses for steaming reforming of acetic acid are summarized. Further studies should be focused on the effects of a combination of a variety of promoters on carbon deposition. Catalytic activity and the synergy mechanism should be analyzed to produce a novel nickel-based catalyst with high activity ，high resistance to caborn deposition for hydrogen production via steam reforming of bio-oil. Key words ：bio-oil ；acetic acid ；hydrogen production ；catalyst ；thermodynamics第一作者：王东旭（1994—），男，硕士研究生，从事生物质能利用技术研究。
甲醇水蒸汽重整制氢催化剂甲醇还原方案甲醇水蒸汽重整制氢是一种常见的制氢方法，该方法通过将甲醇与水蒸汽反应，生成氢气和二氧化碳。
在这个过程中，催化剂起着关键的作用，它能够加速反应速率并提高产氢效率。
本文将介绍甲醇水蒸汽重整制氢催化剂的甲醇还原方案。
甲醇还原是指将甲醇转化为甲烷的反应。
甲醇还原是甲醇水蒸汽重整制氢过程中的一个关键步骤，它可以通过甲醇脱氢反应来实现。
在甲醇还原反应中，催化剂的选择对反应的效果起着至关重要的作用。
甲醇还原催化剂通常采用过渡金属催化剂，如铜、镍、铁等。
这些催化剂能够在适当的反应条件下催化甲醇分子的脱氢反应，使甲醇转化为甲烷。
其中，铜催化剂是一种常用的甲醇还原催化剂，因其活性高、稳定性好而被广泛应用。
甲醇还原的反应机理可以分为两个步骤：甲醇脱氢和甲烷生成。
首先，甲醇分子在催化剂表面被脱氢，生成甲醛和氢气。
然后，甲醛和氢气在催化剂表面进一步反应，生成甲烷。
在这个过程中，催化剂不仅能够提供活化的表面，还能够提供反应所需的中间体。
甲醇还原反应的反应条件对反应效果也有很大的影响。
一般来说，较高的温度和较低的压力有利于甲醇还原反应的进行。
此外，适当的催化剂载体和助剂的选择也可以改善催化剂的性能。
甲醇还原反应的催化剂还需要具备良好的抗中毒性能。
在甲醇水蒸汽重整制氢过程中，催化剂容易受到一些中毒物质的影响，如硫化物、氯化物等。
这些物质会与催化剂表面发生反应，降低催化剂的活性和稳定性。
因此，催化剂的抗中毒性能对保持催化剂的活性和稳定性至关重要。
总的来说，甲醇水蒸汽重整制氢催化剂的甲醇还原方案是一个复杂而重要的研究领域。
通过选择合适的催化剂、优化反应条件以及提高催化剂的抗中毒性能，可以提高甲醇水蒸汽重整制氢的产氢效率和经济性。
未来的研究还需要在催化剂的设计和合成方面进行更深入的探索，以实现更高效、更可持续的甲醇水蒸汽重整制氢技术。
甲烷蒸汽重整制氢技术及进展浅析采用ZnO与H2S反应生成ZnS以深度脱除S。
制氢过程中预重整、蒸汽重整、中温变换使用的催化剂（预重整和蒸汽重整催化剂为Ni/Al2O3，中温水气变换催化剂为Fe3O4/Cr2O3或ZnO/ZnAl2O4）容易被硫化物中毒失活，为深度脱除原料中的硫化物，保护下游过程的催化剂，常在预重整前进行加氢脱硫，保证整个制氢体系的长周期稳定运行。
预重整（PR）是将C2+饱和烃转化为C1和H2，避免进料温度过高造成C2+烃热分解积炭，使预重整后的C1和H2可以预热到更高温度。
预重整还可以将微量S充分脱除，保护后续催化剂长周期稳定运行。
此外，预重整的部分原料为合成气（CO+H2），可降低后续高温蒸汽重图1 甲烷蒸汽重整制氢工艺流程198研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新中国设备工程 2023.04 (上）温度约200℃，催化剂为Cu/ZnO/Al 2O 3，产品干气中CO 分数为0.25%。
变压吸附（PSA）是一种应用广泛的低成本氢气提纯工艺，利用不同气体分子在一些高比表面积吸附材料表面的吸附能力差异，通过多次反复吸附-脱附，最终将不同吸附能力的组分分离出来。
变压吸附包含吸附（A-Adsorption）、降压/均压（E 1-Pressure equalization）、顺放（PP-Provide purge）、逆放（D-Dump）、冲洗（P-Purging/Regeneration）、升压/均压（R 1/R 0-Repressurization）等六个步骤。
常规的吸附分离具有能耗低、压损小、纯度高、投资小、流程短、操作弹性范围大、原料适应性强等众多优点，但收率较低。
采用变压吸附后，氢气回收率提高到75~95%，氢气纯度提高到99.9%以上。
若氢气价值高，还可以采用真空变压吸附（VPSA）提高氢气回收率至95%以上。
甲烷蒸汽重整制氢技术经百年发展，工艺成熟，装置完善，经济可靠，制氢能力强，适合规模化生产，但也存在原料利用率不高和工艺复杂、操作难度大的缺点，不容忽视。
催化制氢的发展现状
催化制氢是一种使用催化剂来加速氢气产生反应的方法。
它是一种可持续的制氢技术，可以通过多种原料如天然气、生物质、水等来产生氢气。
催化制氢的发展正在取得一系列重要进展。
以下是一些关键的发展现状：
1. 催化剂研究：研究人员正在不断开发新型的催化剂，以提高制氢反应的效率和选择性。
例如，铂、钯、铑等贵金属催化剂被广泛用于催化制氢反应，但高成本限制了其大规模应用。
因此，研究人员正在寻找更廉价、高效的催化剂替代品，如非贵金属催化剂、过渡金属氧化物等。
2. 光催化制氢：光催化制氢是一种利用光能来促进制氢反应的技术。
研究人员正在开发新型的光催化剂，以提高光催化制氢的效率和稳定性。
例如，半导体材料如二氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)被广泛研究，它们可以吸收光能并在催化剂表面产生电子-空穴对，从而促进水分解反应生成氢气。
3. 电催化制氢：电催化制氢是一种利用电能来促进制氢反应的技术。
研究人员正在研究新型的电催化剂，以提高电催化制氢的效率和稳定性。
例如，金属合金催化剂、有机催化剂和无机催化剂等被广泛研究。
4. 催化剂载体：催化剂载体是催化剂的载体材料，它可以提高催化剂的稳定性和活性。
研究人员正在探索新型的催化剂载体材料，如碳纳米管、氧化铝、氧化锆等，以提高催化制氢的效率和稳定性。
总的来说，催化制氢的发展正朝着更高效、更稳定、更廉价的方向发展。
这将为氢能产业的发展提供更可持续、环保的解决方案。
制氢装置工艺原理催化剂及助剂制氢过程可分为几个反应步骤：钴－钼加氢脱硫反应、脱氯反应、氧化锌脱硫反应、烃类－水蒸汽转化反应、一氧化碳变换反应及氢气提纯部分(本装置用PSA)。
为了分离出部分加氢干气中的氢气，在干气压缩机与加氢加热炉之间增加膜分离单元。
1钻一目加氢脱硫反应1.1 反应原理制氢原料油、气中含有各种有机硫，在一定的温度(一般为260〜400C)及有H2存在的条件下，钻一钼加氢脱硫催化剂能使有机硫转化成无机硫，无机硫再由其它脱硫剂(如ZnO )吸收，原料中含有的烯烃也能被加氢饱和，有机氯化＋ 2H 2S(5)硫氧化碳加氢反应式： COS ＋ H 2 t H 2S＋ CO(6) 烯烃加氢反应式： RCH=CHR' ＋ H 2 f RCH 2-CH 2R'(7) 有机氯化物加氢反应式： R-CL ＋ H 2 t R-H ＋HCL(反应式中：R 、R '弋表烷基)1.2 影响因素(1) 温度 钴－钼催化剂进行加氢脱硫时，操作温度通常控制在260〜400C 范围内，当温度低于220C,加氢效果明显下降， 温度高于420 C 以上催化剂表面聚合和结碳现象增加。
(2) 压力 由于有机硫化物在轻油中的含量不高，故压力对氢解反 应影响不大，压力由整个工艺流程的要求决定，通常控制在 3.0〜4.0MPa 。
物被加氢生成 HCL 。
反应式如下：(1) 硫醇加氢反应式：＋ H 2S(2) 二硫醚加氢反应式：RH ＋ 2H 2S ＋ R'H(3) 硫醚加氢反应式：2RH ＋ 2R'H 2 ＋ 2H 2SR-SH + H 2 — RH R-S-S-R' + 3H 2 — 2R-S-R'H ＋ 5H 2 —(3) 空速单位时间(h),通过单位催化剂体积(m3)的气体(折合为标准状态下)体积数量，称为空速，单位为m3/h.m3，可简写为h-1。
有些反应，水蒸汽参与反应过程，但计算空速时不计算水蒸汽的体积，这时的空速称为干气空速。
