天然气蒸汽转化制氢

制氢工艺流程制氢工艺是指将天然气、石油、煤等化石燃料中的碳氢化合物转化为氢气的过程。

制氢工艺流程通常包括原料净化、蒸汽重整、变换反应和气体净化等环节。

下面将详细介绍制氢工艺的流程及各环节的主要作用。

首先，原料净化是制氢工艺的第一步。

在这一环节中，天然气、石油或煤等化石燃料中的杂质和硫化物将被去除，以保证后续反应的高效进行。

原料净化通常采用吸附、脱硫和脱氮等技术，确保原料气的纯度和稳定性。

接下来是蒸汽重整环节。

在蒸汽重整反应器中，将原料气和水蒸汽进行催化反应，生成一氧化碳和氢气。

这一步骤是制氢工艺中最关键的环节之一，因为它直接影响到氢气的产量和质量。

蒸汽重整反应需要高温和催化剂的作用，以保证反应的高效进行。

随后是变换反应环节。

在变换反应中，一氧化碳和水蒸汽将继续进行反应，生成更多的氢气和二氧化碳。

这一步骤可以通过水煤气变换、甲醇变换或低温变换等不同的工艺来实现。

变换反应的目的是将一氧化碳和水蒸汽充分利用，提高氢气的产量和纯度。

最后是气体净化环节。

在气体净化中，通过吸附、凝析和膜分离等技术，将氢气中的杂质和残余的一氧化碳、二氧化碳等气体去除，以保证制得的氢气符合工业和化工用氢的要求。

气体净化是制氢工艺中至关重要的一环，直接关系到氢气的纯度和稳定性。

综上所述，制氢工艺流程包括原料净化、蒸汽重整、变换反应和气体净化等环节。

每个环节都有其独特的作用和重要性，只有各个环节协调配合，才能保证制氢工艺的高效、稳定和可持续进行。

希望本文的介绍能够对制氢工艺有所了解，为相关领域的研究和应用提供参考和指导。

综上所述，工艺优化之后，每年可节约成本约1444万元° 同时，由于能源利用的减少，有害气体的排放量减少，环保效益 显著°装置不使用循环水，节水效能显著°
4 结语
随着国家对环境保护的日益重视，节能减排成为重要的战 略方向°本文根据现有OCU装置的工艺，按照节能减排的原 则对原工艺进行了优化，并进行了经济性及环保性分析°优化 后的新工艺能够有效的利用碳四选择性加氢反应放出的热量&
1.0000
0.9000
T-原料天然气，Nm3
0.8000
■■-燃料天然气，Nm3
0.7000
T-合计天然气，Nm3
0.6000
■><■■电耗，Kw TK-循环水，t
0.5000
■除盐水，kg
0.4000
T—外输3.5MPaG熬汽，kg
0.3000
0.2000
Y-原料天然气，Nm3 燃料天然气，Nm3
11
温度/h
0.0038 0.6 40
注：其中总硫含量均按照20X 10 6考虑°
2.2氢气纯度对天然气蒸汽转化制氢装置能耗的影 响分析
2.2.1 顶烧方箱炉流程装置能耗分析 由于顶烧方箱炉一般适用于较大规模的制氢装置，因此本
节主要针对规模较大，例如产氢量为10000,20000 Nm3/h和 30000 Nm3/h,且产品氢纯度分别为99. 9%、99. 99%和 99. 999%时制氢装置的能耗进行分析°考虑100%负荷时，主
2不同氢气纯度及规模下天然气蒸汽转化制氢装置 能耗分析
考虑到不同的炉型可能对转化反应的传热有一定的差异& 将对两种常见的炉型进行分析：顶烧方箱炉和顶烧圆筒炉，两 种炉型的结构和适用规模不尽相同°
由于圆筒炉的炉管排布呈圆周布置，燃烧器集中于转化炉 中心位置，导致了转化炉管单侧受高温热，因此只适用于较小 的生产规模；而方箱炉中的燃烧器可均匀分布，转化炉管受热 均匀，因此适用于较大的生产规模°本文将对两种炉型的流程 分别进行分析&以保证结果严谨性°

xxxx集团有限公司1500Nm3/h天然气转化制氢装置项目建议书编号:xxxx-xxxx-1112一、总论1.1 装置名称及建设地点装置名称：1500Nm3/h 天然气制氢装置建设地点：xxxx1.2 装置能力和年操作时间装置能力：：1500Nm3/h；H2纯度: ≧99.99(V/V)压力≧2.0 MPa(待定)年操作时间：≧8000h操作范围:40%-110%1.3 原料天然气(参考条件,请根据实际组分修改完善):1.4 产品氢气产品1.5 公用工程规格1.5.1 脱盐水●温度：常温●压力：0.05MPa(G)●水质：电导率≤5μS/cm溶解O2 ≤2 mg/kg氯化物≤0.1 mg/kg硅酸盐(以SiO2计) ≤0.2 mg/kgFe ≤0.1 mg/kg1.5.2 循环冷却水●供水温度：≤28℃●回水温度：≤40℃●供水压力：≥0.40MPa●回水压力：≥0.25MPa●氯离子≤25 mg/kg1.5.3 电●交流电：相数/电压等级/频率 3 PH/380V/50Hz●交流电：相数/电压等级/频率 1 PH/220V/50Hz● UPS交流电：相数/电压等级/频率 1 PH/220V/50Hz1.5.4 仪表空气●压力： 0.7MPa●温度：常温●露点： -55 ℃●含尘量： <1mg/m3，含尘颗粒直径小于3μm。

●含油量：油份含量控制在1ppm以下1.5.5 氮气●压力： 0.6MPa●温度： 40℃●需求量：在装置建成初次置换使用，总量约为5000 Nm3正常生产时不用1.6 公用工程及原材料消耗注：电耗与原料天然气压力有关。

1.7 占地面积主装置占地：约50×40=2000 m2 (不包括公用工程及生活设施等)二、工艺方案2.1 工艺流程简述基本的工艺流程框图如下：器，进一步预热后进入转化管，在催化剂床层中，甲烷与水蒸汽反应生成H2、CO和CO2，甲烷转化所需热量由转化器烧嘴燃烧燃料混合气提供。

天然气制氢第一章天然气制氢岗位基本任务以天燃气为原料的烃类和蒸汽转化，经脱硫、催化转化、中温变化，制得丰富含氢气的转化气，再送入变压吸附装置精制，最后制得纯度≥99.9%的氢气送至盐酸。

1.1工艺流程说明由界区来的天然气压力为1.8～2.4MPa，经过稳压阀调节到1.8Mpa,进入原料分离器F0101后，经流量调节器调量后入蒸汽转化炉B0101对流段的原料气预热盘管预热至400℃左右，进入脱硫槽D0102,使原料气中的硫脱至0.2PPm以下，脱硫后的原料气与工艺蒸汽按水碳比约为3.5进行自动比值调节后进入混合气预热盘管，进一步预热到～590℃左右，经上集气总管及上猪尾管，均匀地进入转化管中，在催化剂层中，甲烷与水蒸汽反应生产CO和H2。

甲烷转化所需热量由底部烧咀燃烧燃料混合气提供。

转化气出转化炉的温度约650--850℃，残余甲烷含量约3.0％（干基），进入废热锅炉C0101的管程，C0101产生2.4MPa（A）的饱和蒸汽。

出废热锅炉的转化气温度降至450℃左右，再进入转化冷却器C0102，进一步降至360℃左右，进入中温变换炉。

转化气中含13.3％左右的CO，在催化剂的作用下与水蒸气反应生成CO2和H2，出中变炉的转化气再进入废热锅炉C0101的管程换热后，再经锅炉给水预热器C0103和水冷器C0104被冷至≤40℃，进入变换气分离器F0102分离出工艺冷凝液，工艺气体压力约为1.4MPa（G）。

燃料天然气和变压吸附装置来的尾气分别进入转化炉的分离烧嘴燃烧，向转化炉提供热量≤1100℃。

为回收烟气热量，在转化炉对流段内设有五组换热盘管：（由高温段至低温段）蒸汽－A原料混合气预热器， B 原料气预热器，C烟气废锅，D燃料气预热器，E尾气预热器压力约为1.4的转化工艺气进入变化气缓冲罐，再进入PSA装置。

采用5-1-3P，即（5个吸附塔，1个塔吸附同时3次均降）。

常温中压下吸附，常温常压下解吸的工作方式。

天然气制氢装置工艺技术规程1.1装置概况规模及任务本制氢装置由脱硫造气工序、变换工序、PSA制氢工序组成1.2工艺路线及产品规格该制氢装置已天然气为原料，采用干法脱硫、3.8MPa压力下的蒸汽转化，一氧化碳中温变换，PSA工艺制得产品氢气。

1.3消耗定额（1000Nm3氢气作为单位产品）2.1工艺过程原料及工艺流程2.1.1工艺原理1.天然气脱硫本装置采用干法脱硫来解决该原料气中的硫份。

为了脱除有机硫，采用铁锰系转化吸取型脱硫催化剂，并在原料气中加入约1-5%的氢，在约400℃高温下发生下述反映：RSH+H2=H2S+RHH2S+MnO=MnS+H2O经铁锰系脱硫剂初步转化吸取后，剩余的硫化氢，再在采用的氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反映而被吸取：H2S+ZnO=ZnO+H2OC2H5SH+ZnS+C2H5+H2O氧化锌吸硫速度极快，因而脱硫沿气体流动方向逐层进行，最终硫被脱除至0.1ppm以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的规定。

2.蒸汽转化和变换原理原料天然气和蒸汽在转化炉管中的高温催化剂上发生烃—蒸汽转化反映，重要反映如下：CH4+H2O= CO+3H2-Q (1)一氧化碳产氢CO+H2O=CO2+H2+Q (2)前一反映需大量吸热，高温有助于反映进行；后一反映是微放热反映，高温不利于反映进行。

因此在转化炉中反映是不完全的。

在发生上述反映的同时还伴有一系列复杂的付反映。

涉及烃类的热裂解，催化裂解，水合，蒸汽裂解，脱氢，加氢，积碳，氧化等。

在转化反映中，要使转换率高，残余甲烷少，氢纯度高，反映温度要高，但要考虑设备承受能力和能耗，所以炉温不宜太高。

为缓和积碳，增长收率，要控制较大的水碳比。

3.变化反映的反映方程式如下：CO+H2O=CO2+H2+Q这是一个可逆的放热反映，减少温度和增长过量的水蒸气，均有助于变换反映向右侧进行，变换反映假如不借助于催化剂，其速度是非常慢的，催化剂能大大加速其反映速度。

天然气制氢反应
天然气制氢（Natural Gas Reforming）是一种常见的制氢方法，主要通过对天然气进行催化转化反应，生成氢气和二氧化碳。

天然气主要由甲烷（CH4）组成，而甲烷与水蒸汽（H2O）在
高温和催化剂的存在下进行反应，产生氢气和二氧化碳。

其化学方程式如下：
CH4 + H2O -> CO + 3H2
这是一种典型的蒸汽重整反应（Steam Methane Reforming，SMR）。

该反应在高温（约700-1100摄氏度）和高压（通常
在3-25兆帕）条件下进行，并需要一定的催化剂，如镍或铂。

SMR是目前工业上最常用的制氢方法之一，主要由于天然气
的广泛存在和成本较低。

然而，该过程产生的二氧化碳排放相对较高，因此在环境保护的考虑下，对氢气的生产进行清洁化是非常重要的。

煤制油天然气制氢烃类蒸汽转化炉设备操作规程一、简介以烃类为原料，用蒸汽转化法生产合成氨原料气和氢气，在合成氨、炼油、石油化工、冶金等工业部门具有特定的地位。

炼油厂的制氢炉、甲醇厂的制氢转化炉合成氨厂的一段转化炉等都属于烃类蒸汽转化炉。

其工作原理、操作参数和结构设计等都大致相同。

所不同的是合成氨厂因有二段转化炉，因此其一段转化炉的转化率要低一些，残余甲烷比制氢炉高一倍左右，一段转化炉的残余甲烷一般是12%-15%，而制氢炉的仅5%-7%。

就合成氨工业而言，目前世界上应有该法生产的原料气占其总产量的80%以上。

天然气蒸汽转化最早由德国法本公司，英国I.C.I公司和美国美孚公司进行研究，1936年英国建立了第一套生产装置，1959年英国又建立了第一套石脑油蒸汽转化装置，该技术得到了进一步的发展并日趋完善。

烃类蒸汽转化制氢的路线具有工艺流程短、投资省、能量利用合理、自控程度高、环境污染少等优点，因此，应用极为普遍。

为多生产化肥支持农业，我国在上世纪70年代引进薄8套以天然气为原料的大型合成氨装置，建于大庆、辽河、沧州、齐鲁二化、泸天化、赤天化、云天化；80年代迄今又引进8套以天然气为原料的大型合成氨装置，建于濮阳、锦西、涪陵、合江、海南、乌石化。

二、烃类蒸汽转化概述1.烃类蒸汽转化热力学1.1化学反应主要反应：CH4+H2O→CO+3H2-206288kj∕kg·molCH4+2H2O→CO+4H2-185098kj∕kg·molCH4+CO2→2CO+2H2-247478 kj∕kg·molCO+H2O→CO2+H2-41190kj∕kg·mol析碳反应：CH4→C+2H2-74898 kj∕kg·mol2CO→C+CO2+172580 kj∕kg·molCO+H2→C+H2O+131390 kj∕kg·mol对于烃类混合物（包括轻油）转化时，通过换算，用下列统式表示：CHｍ+（a+b）H２O→Aco+bCO２＋(1-a-b)CH４＋（3a＋4b－4－m ∕2）H２1.2 影响平衡甲烷含量的因素根据反应式，用平衡转移的原理进行分析。

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甲醇生产
甲醇是重要的化工原料， 也是燃料添加剂，天然气 制氢可用于甲醇的生产。
石油工业
在石油工业中，天然气制 氢可用于石油加工和裂化 等过程，提高石油产品的 质量和产量。
氢能源汽车
燃料电池汽车
氢燃料电池汽车是未来可持续交 通的重要组成部分，天然气制氢 可以为燃料电池汽车提供清洁的 能源。
混合动力汽车
将天然气经过净化处理，除去 其中的硫、氯等杂质，得到纯
净的甲烷气体。
反应
将纯净的甲烷气体与水蒸气在 催化剂的作用下进行反应，生
成氢气和二氧化碳。
产物分离
通过一系列的物理和化学方法 ，将生成的氢气和二氧化碳进 行分离，得到高纯度的氢气。
氢气压缩
将得到的氢气进行压缩，以便 于储存和运输。
02
天然气制氢的技术
天然气制氢的原理
天然气的主要成分是甲烷（CH4）， 在一定条件下，甲烷与水蒸气反应生 成氢气和二氧化碳，反应方程式为： CH4 + (x+1)H2O → H2 + CO2 + xH2O。
反应过程中需要使用催化剂来加速反 应，同时需要控制反应温度和压力。
天然气制氢的工艺流程
01
02
03
04
原料准备
天然气制氢简介演示
汇气制氢的技术 • 天然气制氢的应用 • 天然气制氢的挑战与前景 • 天然气制氢的案例分析
01
天然气制氢概述
天然气制氢的定义
• 天然气制氢：是指利用天然气为原料，通过化学反应将天 然气中的主要成分甲烷转化为氢气的过程。
资源消耗
大规模的天然气制氢需要大量的水资 源和土地资源，对环境产生一定压力 。

几种天然气制氢技术的介绍1、天然气部分氧化制氢技术天然气氧化制氢技术和传统的蒸汽重整方法相比，其能耗相比较而言是低的，主要采用比较低廉的耐火材料堆砌反应，但是这个过程也需要纯度比较高的氧气，这也无形中增加了制氧成本和设备成本，天然气催化部分的氧化器主要是采用了高温无机陶瓷，这样能够将廉价制氧和制氢相结合。

2、自热重整制氢这个工艺流程转变了由外部供热到内部自己提供热源，对能源利用比较合理，这个过程主要是在反应产生的热量能够被其他反应需要热量所利用，实现自身供热。

这个技术的工作原理就是在反应器中耦合了一些热量，这些热量主要是天然气燃烧反应所产生，同时还可以天然气水蒸气进行反应，能够实现反应的自供热。

另外，由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行，这个过程仍然需要一些高端抗高温的仪器，这些仪器主要有不锈钢管，在也就增加了天然气制氢的成本，同时还有生产力低下等一下缺点。

3、高温裂解制氢技术天然气高温裂解制氢是天然气经高温催化分解为氢和碳该过程由于不产生二氧化碳，被认为是连接化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺过程。

辽河油田对于天然气高温催化裂解制氢，广泛开展了大量研究工作，所产生的碳能够具有特定的重要用途和广阔的市场前景。

4、绝热转化制氢技术绝热转化制氢技术在当前比较先进，这种技术最大的特点就是其反应原料为部分氧化反应，能够提高天然气制氢装置的能力，可以更好地控制速度步骤。

天然气转化制氢工艺主要采用的是空气痒源，设计的含有氧分布器的反应器可解决催化剂床层热点问题及能量的合理分配，催化材料的反应稳定性也因床层热点降低而得到较大提高，天然气绝热转化制氢在加氢站小规模现场制氢更能体现其生产能力强的特点，并且该新工艺具有流程短和操作单元简单的优点，通过该工艺能够降低投资成本和制氢成本，能够提高企业的经济效益。

5、传统天然气制氢工艺传统的天然气制氢的工艺流程由原料气处理、蒸汽转化、CO变换和氢气提纯四大单元组成。

煤化工与甲醇化 工 设 计 通 讯Coal Cemical MethanolChemical Engineering Design Communications·10·第47卷第5期2021年5月当前，我国现代化进程不断推进，石油资源的稀缺程度日益提升，人们已经加强了对天然气蒸汽转化制氢工艺的重视程度，氢气属于一种能量载体，其具备清洁优势及可再生优势，属于十分重要的清洁能源，氢气在工业之中用途十分广泛，不仅可以进行合成甲醇和合成氨原料气的制作，也可在煤炭之中直接加入进行原料气的制作，可作为燃料池燃料气等，本文就天然气制氢工艺进行研究，并分析了相关工艺流程。

1 天然气蒸汽转化制氢工艺原理依靠空气及天然气作为制氢工艺的应用主要原理，依靠催化剂的催化作用，以更好地实现种地温度的变化，在温度条件一定的情况下，压力值处于规定值状态下，依靠催化剂开展催化处理，以更好地进行高低温的转变，实现有效的脱硫处理，采取甲烷化工序进行制造，可使之形成质量合格的氢氮气，将其在正常的生产工序之中应用，其属于天然气蒸汽转化制氢最基本的技术原理[1]。

这一工艺应用中，必须采取压缩处理措施开展天然气的处理，并依照脱硫处理方式，将水蒸气与天然气相结合，充分对二者进行混合后，依靠镍的催化效用，将天然气转化为氢气物质，以此依靠中低温变化形式，帮助一氧化碳转化为氢气，这一气体也被称之为编花器，完成后，采取冷却及分离措施进行干预后，进行变压吸附干预，并进行甲烷的净化处理，以此获得纯度较高的氢气气体。

2 天然气蒸汽转化制氢工艺流程2.1 脱硫工艺脱硫工艺应用中，最主要的环节就是对无机硫进行脱除后，依靠硫化氢与氧化锌反应，使之内部形成结构稳定性较高的硫化物，以此对硫化氢开展有效的脱除干预，这一过程应用中，必须将硫的含量进行合理控制，以0.2×10-6以下为宜，反应发生过程中，成本较低，工业生产效率较高，必须合理进行精细脱硫剂的选择，不可将其应用于较高比例的脱硫之中，无法应用于较低脱硫之中[2]。

天然气制氢技术研究进展随着全球对清洁能源需求的不断增长，氢能作为一种无污染、高效的能源形式，正日益受到人们的。

氢气的制备是氢能利用的关键环节之一，其中天然气制氢技术因具有原料丰富、成本低廉、易于运输等优点而备受。

本文将综述近年来天然气制氢技术的研究现状、关键技术和研究方法，以期为相关领域的研究提供参考。

研究现状天然气制氢技术的主要方法包括蒸汽重整、部分氧化、热分解和自热重整等。

其中，蒸汽重整是最常用的方法，约占总产氢量的70%以上。

该方法是将天然气与水蒸气在高温下反应，生成氢气和二氧化碳。

部分氧化方法是在较低的温度下，通过天然气与氧气不完全燃烧制备氢气。

热分解方法则是将天然气在高温下裂解生成氢气和碳纳米管。

自热重整方法则通过天然气与自身反应，在较低的温度下制备氢气。

每种方法均有其优缺点，需要根据具体应用场景进行选择。

关键技术1：蒸汽重整蒸汽重整是天然气制氢技术的核心，其主要原理是将天然气与水蒸气在高温下进行反应，生成氢气和二氧化碳。

具体流程为：天然气经过预处理后，与水蒸气在加热的催化剂作用下进行反应，生成氢气和二氧化碳，再经过分离提纯得到高纯度氢气。

该方法具有较高的氢气产率和纯度，但能耗较高，且催化剂易受硫、氮等杂质影响。

关键技术2：自热重整自热重整是一种新型的天然气制氢技术，其主要原理是利用天然气与自身反应，在较低的温度下制备氢气。

具体流程为：天然气经过预处理后，进入自热重整反应器，与自身在催化剂作用下进行反应，生成氢气、一氧化碳和碳纳米管。

该方法具有较低的操作温度和较好的能源利用效率，但催化剂易受碳沉积和硫、氮等杂质影响。

研究方法研究天然气制氢技术的主要方法包括文献调研、案例分析、实验研究和数值模拟等。

文献调研可以了解国内外的研究现状和发展趋势；案例分析可以深入剖析不同工艺路线的优缺点和应用场景；实验研究可以探究不同工艺条件下的制氢效果和影响因素；数值模拟可以预测不同操作条件下的制氢性能和优化工艺流程。

氢气纯度：99~99.999%
氢气压力：0.5~3.5MPa
适用领域：双氧水、山梨醇、TDI、MDI、苯胺加氢等精细化工或医药中间体加氢过程，炼油厂加氢过程等。
技术特点
采计优良的废热锅炉，为制氢装置的长周期运转，提供可靠的保障;
专有的转化炉烟气流动方式，燃料气的消耗更低。
天然气制氢气也是一个比较传统的技术，以前常用于大规模的氢气供应场合，例如5000m3/h以上的氢气供应量。我们根据中国氢气用户分散而且规模较小的特点，开发了低投资和低消耗的天然气蒸汽转化制氢技术，非常适合中小规模的氢气需求场合。在天然气丰富的地区，天然气制氢是最好的选择。我公司已经为国内和国外用户建设了这类装置和转让了技术。
天然气制氢由天然气蒸汽转化制转化气和变压吸附(PSA)提纯氢气(H2)两部分组成，压缩并脱硫后天然气与水蒸汽混合后，在镍催化剂的作用下于750~850℃将天然气物质转化为氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的转化气，转化气可以通过变换将一氧化碳(CO)变换为氢气(H2)，成为变换气，然后，转化气或者变换气通过变压吸附(PSA)过程，得到高纯度的氢气(H2)。
无扰动切换吸附塔的变压吸附(PSA)提纯氢气大大提高了系统的可靠性。
技术原理
1 天然气的蒸汽转化
天然气的蒸汽转化是以水蒸汽为氧化剂，在镍催化剂的作用下将天然气转化为氢气(H2)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的转化气。这一过程为吸热过程故需外供热量，转化所需的热量由转化炉辐射段燃烧燃料气提供。
天然气制氢的主要技术：
天然气蒸汽一段转化技术，适合中小规模的制氢。
天然气蒸汽一段转化串接纯氧二段转化技术，适合于中大规模的制氢。
天然气两段换热式转化技术，适合中等规模的制氢技术。

氢气作为石化工业一种改善产品质量的重要原料，随着石化工业“环境友好”战略的实施及市场对油品质量要求的不断提高加氢工业得到越来越广泛的应用，氢气需求量随之增加。

目前，各种矿物质制氢是主要的制氢方法，包括以煤、石油和天然气为原料的制氢技术。

国内外制氢装置大多采用烃类水蒸气重整工艺，所用原料大多为天然气、石脑油等。

近年来，由于对轻油需求增加，石脑油等轻油价格上涨幅度很高，以石脑油为原料的制氢装置成本增高。

因此，用廉价的炼厂排气部分或全部取代石脑油以制取氢气，既可降低制氢成本，也是合理利用炼厂气行之有效的途径之一。

1炼厂气制氢方法炼厂气的主要来源有：常减压装置的不凝气、催化裂化装置干气、重整装置干气、以及焦化干气。

由于炼厂气来源复杂，成分也各不相同。

对于氢气含量较高的炼厂排气，如加氢脱烷基废气、催化重整废气、加氢脱硫废气、催化裂化废气和加氢处理废气等（上述气体组成见表１），可以采用冷冻法、膜分离法、变压吸附工艺将其中的氢气直接分离回收。

有些炼厂气还可以直接用作制氢装置的原料，但并非所有的炼厂气都可直接用于制氢装置作原料。

这是因为，某些烯烃含量高的炼厂气，如果不除去烯烃或不饱和成烷烃，必然使转化催化剂严重结碳。

如果直接通过加氢反应器将烯烃转化为烷烃，则又会由于剧烈的反应热使加氢反应器严重超温，使制氢装置无法生产。

因此加氢裂化干气由于没有烯烃是理想的制氢原料，焦化干气在经过脱硫和加氢饱和处理后也可作制氢原料。

而对于催化、重催干气由于烯烃含量高，而且含氧，做制氢原料难度极大。

2.1直接回收法氢气含量相对较高的炼油厂废气有：加氢脱烷基废气、催化重整废气、加氢脱硫废气、催化裂化废气和加氢处理废气，这些废气的组成见表1\[1]。

适用直接回收法的炼厂气含氢量典型的为50～90%，极少数低至10%。

通常采用以下三种工艺来回收炼厂气中的氢气：变压吸附法（PSA）：变压吸附工艺（PSA）是一种不需要热量就可脱出产品中化合物的方法。

天然气制氢技术及经济性分析随着全球对清洁能源的需求日益增长，氢能作为一种无污染、高效的能源形式，正逐渐受到广泛。

天然气制氢技术作为一种重要的制氢途径，在能源转型和新能源发展过程中具有重要意义。

本文将对天然气制氢技术及其经济性进行分析和探讨。

天然气制氢技术主要是通过化学反应将天然气转化为氢气。

最基本的反应过程包括天然气和水蒸气的催化转化、蒸汽重整和部分氧化等。

这些反应过程均需要催化剂的参与，常用的催化剂包括镍、铂和钯等贵金属催化剂以及一些贱金属催化剂。

在天然气制氢技术中，蒸汽重整是最常用的方法，其反应温度一般在700-1000℃之间，反应压力为1-5bar。

该方法的优点是工艺成熟、产氢量大，但也存在耗能较大、催化剂易中毒等问题。

部分氧化法相对于蒸汽重整法具有较低的能耗和较高的氢气选择性，但反应条件较为苛刻，需要高温高压条件，对设备要求较高。

对于天然气制氢技术的经济性分析，主要考虑原料成本、设备投资、运行成本、氢气售价等因素。

在原料成本方面，天然气价格相对稳定，但在设备投资和运行成本方面，蒸汽重整法由于工艺成熟、设备简单，具有较大优势。

不同地区、不同企业的氢气售价也存在差异，需结合实际情况进行考虑。

在对比不同天然气制氢技术的优缺点时，可以根据具体情况选择最合适的方法。

例如，对于产氢量大、对氢气纯度要求不高的场景，可选用蒸汽重整法；对于耗能低、规模较小的场景，可选用部分氧化法。

同时，对于不同地区和企业，也可以根据自身特点和市场需求进行选择。

经济因素对天然气制氢技术选择的影响主要体现在以下几个方面：原料成本：天然气是制氢的主要原料，其价格波动会对制氢成本产生直接影响。

在选择制氢技术时，需要考虑不同地区的天然气价格差异，以便选择具有竞争力的制氢方案。

设备投资和运行成本：不同制氢技术的设备投资和运行成本存在较大差异。

对于大型制氢项目，需要充分考虑设备投资规模和运行维护成本；对于小型项目，则需要考虑设备机动性和适应性。

煤制油天然气制氢烃类蒸汽转化炉设备操作规程一、简介以烃类为原料，用蒸汽转化法生产合成氨原料气和氢气，在合成氨、炼油、石油化工、冶金等工业部门具有特定的地位。

炼油厂的制氢炉、甲醇厂的制氢转化炉合成氨厂的一段转化炉等都属于烃类蒸汽转化炉。

其工作原理、操作参数和结构设计等都大致相同。

所不同的是合成氨厂因有二段转化炉，因此其一段转化炉的转化率要低一些，残余甲烷比制氢炉高一倍左右，一段转化炉的残余甲烷一般是12%-15%，而制氢炉的仅5%-7%。

就合成氨工业而言，目前世界上应有该法生产的原料气占其总产量的80%以上。

天然气蒸汽转化最早由德国法本公司，英国I.C.I公司和美国美孚公司进行研究，1936年英国建立了第一套生产装置，1959年英国又建立了第一套石脑油蒸汽转化装置，该技术得到了进一步的发展并日趋完善。

烃类蒸汽转化制氢的路线具有工艺流程短、投资省、能量利用合理、自控程度高、环境污染少等优点，因此，应用极为普遍。

为多生产化肥支持农业，我国在上世纪70年代引进薄8套以天然气为原料的大型合成氨装置，建于大庆、辽河、沧州、齐鲁二化、泸天化、赤天化、云天化；80年代迄今又引进8套以天然气为原料的大型合成氨装置，建于濮阳、锦西、涪陵、合江、海南、乌石化。

二、烃类蒸汽转化概述1.烃类蒸汽转化热力学1.1化学反应主要反应：CH4+H2O→CO+3H2-206288kj∕kg·molCH4+2H2O→CO+4H2-185098kj∕kg·molCH4+CO2→2CO+2H2-247478 kj∕kg·molCO+H2O→CO2+H2-41190kj∕kg·mol析碳反应：CH4→C+2H2-74898 kj∕kg·mol2CO→C+CO2+172580 kj∕kg·molCO+H2→C+H2O+131390 kj∕kg·mol对于烃类混合物（包括轻油）转化时，通过换算，用下列统式表示：CHｍ+（a+b）H２O→Aco+bCO２＋(1-a-b)CH４＋（3a＋4b－4－m ∕2）H２1.2 影响平衡甲烷含量的因素根据反应式，用平衡转移的原理进行分析。

天然气制氢工艺中的氢气提纯研究摘要：本文主要介绍了天然气制氢工艺以及氢气提纯的方法。

在天然气制氢方面，介绍了天然气制氢的基本原理，列举了常见的天然气制氢工艺。

在氢气提纯方面，主要介绍了膜分离技术、吸附剂法和蒸汽重整法这三种方法。

对于每种方法，都详细介绍了其工作原理和应用领域。

对氢气提纯工艺进行了总结，并展望了未来的发展方向。

关键词：天然气制氢；工艺；氢气提纯；一、天然气制氢工艺概述（一）天然气制氢的基本原理天然气制氢的基本原理是将天然气（主要成分为甲烷）与水蒸气反应，生成氢气和二氧化碳。

这个反应是通过催化剂的作用进行的。

常见的反应方程式为CH4 + H2O -> CO + 3H2。

在天然气制氢过程中，天然气和水蒸气经过适当的温度和压力条件下，通过催化剂引发化学反应。

催化剂通常是镍或铁等金属的复合物，具有高效的催化活性。

在反应中，甲烷（天然气的主要成分）与水蒸气发生重整反应。

该反应会使甲烷分子断裂，并与水蒸气重新组合，生成一氧化碳和氢气。

由于此反应需要较高的能量，因此需要提供足够的热量来维持反应温度。

（二）常见的天然气制氢工艺蒸汽重整法是一种常见且广泛应用的天然气制氢工艺。

通过在高温条件下将天然气与水蒸气反应，产生氢气和一氧化碳。

该工艺基于催化剂的作用，在适当的温度和压力下进行。

在蒸汽重整过程中，天然气和水蒸气通过催化剂床层进行反应。

催化剂通常采用镍或铂等金属催化剂，具有高效的催化活性。

该反应是一个复杂的化学过程，涉及甲烷的分解和合成，生成氢气和一氧化碳。

蒸汽重整法的核心原理是利用催化剂促进甲烷和水蒸气的反应。

在高温（800-900摄氏度）和高压（2-4兆帕斯卡）条件下，甲烷分子被断裂，并与水蒸气重新组合，生成氢气和一氧化碳。

此反应旨在最大限度地提高氢气产率和纯度。

二、氢气提纯的方法（一）膜分离技术膜分离技术是一种通过选择性透过性来分离混合气体的方法。

基于薄膜的特殊结构和分子大小差异，能够实现对不同气体成分的有效分离和纯化。

天然气制氢原理
天然气是一种重要的能源资源，而制氢作为清洁能源的重要组
成部分，其制备方法备受关注。

天然气制氢是一种高效、清洁的制
氢方法，其原理主要包括蒸汽重整、部分氧化和煤化学制氢等几种
方法。

首先，蒸汽重整是天然气制氢的主要方法之一。

在这个过程中，天然气首先与水蒸气反应，生成一氧化碳和氢气。

然后，通过水煤
气变换反应，将一氧化碳和水蒸气继续反应生成二氧化碳和更多的
氢气。

这种方法能够高效地将天然气转化为氢气，并且产生的二氧
化碳可以被捕获和储存，减少对环境的影响。

其次，部分氧化也是一种常用的天然气制氢方法。

在这个过程中，天然气与氧气部分氧化反应，生成一氧化碳和氢气。

然后，通
过水煤气变换反应，将一氧化碳和水蒸气继续反应生成二氧化碳和
更多的氢气。

这种方法相对于蒸汽重整来说，能够更加灵活地控制
氢气和一氧化碳的比例，适用于不同的工艺需求。

另外，煤化学制氢也是一种重要的天然气制氢方法。

在这个过
程中，天然气首先与水蒸气反应，生成一氧化碳和氢气。

然后，通
过水煤气变换反应，将一氧化碳和水蒸气继续反应生成二氧化碳和更多的氢气。

这种方法能够利用煤炭资源和天然气资源，实现高效制氢。

总的来说，天然气制氢的原理主要包括蒸汽重整、部分氧化和煤化学制氢等几种方法。

这些方法都能够高效地将天然气转化为氢气，并且产生的二氧化碳可以被捕获和储存，减少对环境的影响。

随着清洁能源的需求不断增加，天然气制氢将会成为未来能源发展的重要方向。