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烃类水蒸气转化法制氢概述摘要：本文以烃类水蒸气转化法为例概述了原料经过预处理、转化、中温变换、PSA变压吸附等步骤转化为氢气纯度达到99.9%以上的过程。
关键词：烃类水蒸气转化预处理吸附提纯1 烃类水蒸气转化法原理烃类水蒸汽转化是以烃类为原料，在一定温度和催化剂作用下使烃类和水蒸汽经过一系列的分解、裂化、脱氢、结炭、消炭、氧化、变换、甲烷化等反应，最终转化为H2、CO、CO2、和少量残余的CH4，其中H2是本阶段的目的产物。
烃类的蒸汽转化反应如下：CnHm+nH2O=nCO+（n+m/2）H2――QCH4+H2O=CO+3H2――206000KJ/KmolCO+H2O=CO2+H2――41200KJ/Kmol转化炉内进行的烃类蒸汽转化反应是一个极复杂的平行、顺序反应体系。
从以上反应原理中可以看出其反应过程需需要吸收大量的热，这就要就反应要有较高的反应温度，而烃类易在高温下裂解结炭特别是烯烃，结炭是转化过程中的必然反应，当结炭反应速度大于消炭反应速度时，转化催化剂就会积炭，使催化剂活性下降甚至丧失。
为保证催化剂活性，就要有大于反应所需求过量的水蒸气来进行消炭，从转化后阶段来看，反应生成的CO也需要水蒸汽与之反应，所以生产时要求转化进料始终保持一定的水碳比，使消炭速度大于结炭速度，避免催化剂上炭的沉积。
烃类水蒸气转化法其催化剂主要活性组分为单质Ni，其对原料品质有较高要求，原料中的硫、氯等有害杂质能与转化催化剂活性组分Ni反应生成不可逆转的化合物，从而使其永久性中毒失去活性。
为了充分发挥转化催化剂的活性，并获得较高的氢收率，转化床层一般装填有两种不同性能的催化剂，一般选用Z417/Z418转化催化剂。
Z417/Z418转化催化剂可以适应多种原料，并且对脱毒的需求相对较低。
Z417含有一定钾碱金属的抗结炭助剂因此作为上段催化剂使用，其具有较好的低温活性及抗积炭性能，Z418具有较高的转化活性作为下段床层催化剂。
1、转化催化剂使用操作技术1）国内常用烃类转化制氢催化剂的物化性质目前，国内制氢装置全部采用国产转化催化剂。
表6-4、6-5分别列出国内广泛采用的烃类蒸汽转化制氢催化剂的物化性质。
表6-4 国内烃类蒸汽转化制氢催化剂的物理性能表6-5 国内烃类蒸汽转化制氢催化剂的主要化学组成工业化的烃类蒸汽转化催化剂均以金属镍为活性组份。
重质烃转化上段催化剂以钾碱为抗积炭助剂，特制水泥做粘结剂。
天然气转化催化剂及重质烃转化下段催化剂采用高温预烧载体，浸渍法加入活性组份。
2）转化催化剂的选用依据——原料，工艺条件和炉型由于转化原料组成不同，目的产品不同，催化剂工业应用的工艺条件不同，因此对催化剂的性能要求也不同。
在一个特定的工业装置上选用何种烃类蒸汽转化催化剂主要从两个方面考虑。
一是根据工业装置所用的原料、工艺条件、目的产品、转化炉型；二是根据催化剂的综合性能，即催化剂的活性、抗积炭性、还原性和强度。
实际上二者互相联系，互为条件。
例如：烃类原料组分较轻，分子较小，工艺条件缓和，对催化剂的抗积炭要求就可以降低；反之，则要求催化剂的综合性能比较好。
采用什么样的原料是选择催化剂的主要依据。
中国石化齐鲁分公司研究院开发的系列烃类蒸汽转化催化剂所适用的原料见图6-1。
原料的变化对催化剂的活性影响不大，但对催化剂的积炭倾向却有较大的影响。
转化原料的组成对积炭的影响见表6-6。
它是在同样的工艺条件下，应用各种不同的纯烃类做出的。
积炭量随原料分子平均碳数增加而增加。
芳烃结碳速度高,诱导期短，烯烃则表现出极大的结炭速度和最短的诱导期。
所以，烃类转化制氢工艺中，对原料的烯烃是严格限制的，芳烃含量也不能太高。
表5不同烃类的结炭速度图6-1 根据烃类原料类型选择催化剂表6-6 不同烃类的结炭速度从表6-6看出，对转化原料的选择要十分慎重,以保证催化剂的使用寿命。
ICI 公司根据试验和操作经验得到了轻油干点、芳烃含量及转化炉出口温度和最大允许空速间的关系如图6-2。
工业制氢气的方法
工业制氢气的方法主要有以下几种：
1. 蒸汽重整法（Steam Methane Reforming，SMR）：
•这是工业上最常用的制氢方法。
•首先，甲烷（天然气）与水蒸气反应产生一氧化碳和氢气。
•反应方程式：CH₄ + H₂O → CO + 3H₂
•然后，一氧化碳与水蒸气反应，生成二氧化碳和更多的氢气。
•反应方程式：CO + H₂O → CO₂ + H₂
•这个过程在高温下进行，通常需要使用催化剂。
2. 煤气化法（Gasification）：
•煤、石油等碳质原料通过气化反应生成合成气，然后通过水煤气变换反应（Water Gas Shift，WGS）将一氧化碳转化为更多的氢气。
•反应方程式：CO + H₂O → CO₂ + H₂
3. 电解法（Electrolysis）：
•通过电解水来分解水分子，将氢气和氧气分离。
•反应方程式：2H₂O → 2H₂ + O₂
•电解法有水电解和碱性水溶液电解等不同的方法。
4. 部分氧化法（Partial Oxidation）：
•部分氧化法是在有限氧气条件下，使甲烷或其他碳氢化合物与氧气反应，生成氢气和一氧化碳。
•这个方法一般在高温下进行，通常需要催化剂。
5. 溶液法：
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•通过将金属与酸性溶液反应来产生氢气。
•反应方程式：Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
不同的制氢方法具有各自的优缺点，选择取决于原材料的可用性、经济性、能源效率和环境考虑等因素。
在工业上，常根据具体需求和条件采用不同的制氢方法。
2/ 2。
制氢水蒸汽烃类转化催化剂的性质和使用1．1概述制氢装置所用的原料通常为轻石油，一般认为适合于水蒸汽烃类转化制氢的石脑油干点小于220℃，其组成可以用通式C n H m表示。
由于碳数较多，液态烃蒸汽转化反应是很复杂的。
从蒸汽转化的角度看，液态烃比起甲烷更容易转化。
然而由于液态烃组成复杂，特别是干点较高的轻油组成更复杂，含有直链烷烃、环烷烃和芳烃。
转化过程中，一方面这些烃类与水蒸汽发生催化转化反应，另一方面烃类还会发生催化裂解反应和均相热裂解反应。
大量裂解产物经过进一步的聚合、芳构化和氢转移等反应都会导致结炭。
所以液态烃蒸汽转化催化剂必须具有良好的抗积炭性能，这是催化剂能否正常使用的关键。
水蒸汽烃类转化催化剂按载体的不同一般分为两大类，一类是用分散性能良好的碱性金属氧化物（如MgO）为载体，辽河化肥厂生产的Z403H属于这一种，另一类是以碱金属氧化物和碱土金属氧化物为载体（如K2O），齐鲁化肥厂生产的Z402、Z409属于这一种。
1．2国产液态烃转化催化剂的物化性质1．2．1催化剂的物理性质催化剂的物理性质见表5-11。
表5-11 物理性质1．2．2催化剂的化学组成催化剂的化学组成见表5-12。
表5-12 化学组成1．3催化剂的装填1．3．1概述转化催化剂装填的好坏对于装置开工后能否长周期正常运行，以及对转化炉管及催化剂使用寿命的长短都有很大影响，所以必须给以足够的重视。
较为理想的装填情况是使各炉管所装的催化剂同重量、同高度、同阻力降，因而通过相同的气量时原料转化程度一致，但实际上因几种原因达不到预期目的。
1．虽然每根炉管装入相同数量的催化剂，但因振荡程度不一样，催化剂松紧程度不同, 造成每根炉管之间阻力降不同。
2．虽然每根炉管装入相同重量的催化剂。
但由于催化剂环大小不一( 破碎造成), 吸湿量不同，将导致催化剂重量相同时而环数不一，从而造成阻力降不同。
3．每批催化剂的配料可能略有不同，从而造成堆比重不同, 当填装重量相同时其实际装填高度可能不一样。
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第三部分制氢催化剂一、甲醇重整制氢催化剂SCST-401甲醇水蒸气重整制氢催化剂主要用于甲醇和水发生重整、变换反应，甲醇和水蒸气反应生成H2、CO2、极少量的CO和CH4和甲醚，以制取所需要的氢气。
主要反应如下：CH3OH+H2O=CO2+3H2+49.5kJ/molCH3OH=CO+2H2+90.7kJ/molCO+H2O=CO2+H2+41.19kJ/mol2CH3OH=CH3OCH3+H2O-24.9kJ/molCO+3H2=CH4+H2O-206.3kJ/mol产品技术指标也可根据用户需要提供其他尺寸或形状的催化剂。
应用领域炼油、冶金、医药、染料、气体、玻璃等行业各种甲醇水蒸汽反应制氢气装置。
催化剂特性单程转化率高，水洗塔浓度初期为0，末期小于5%；反应温度低，节约能耗，节约导热油的热量和延长导热油寿命；副反应少，不易结蜡，出口气中甲烷、甲醚、一氧化碳含量更低；强度高，抗水性能好，不易粉化，运行阻力低；较高的活性组分，逐步替代高于山东某公司生产的催化剂。
包装储运催化剂成品用内衬塑料袋的塑料桶或铁桶包装，在运输、储存过程中必须防潮、防火、防倒立和严禁化学污染，搬运时严禁滚动或撞击；露天存放时，底部垫枕木，上面加盖帆布防雨；也可根据用户需要用吨袋包装。
部分使用业绩出口：南亚、中东、欧洲、美洲二、甲醇裂解制氢催化剂SCST-402重整制氢催化剂主要用于甲醇发生裂解或者添加少量水进行重整变换反应，转化为H2、CO2、CO和少量CH4和甲醚，以制取所需要的H2和CO。
主要反应如下：CH3OH+H2O=CO2+3H2+49.5kJ/molCH3OH=CO+2H2+90.7kJ/molCO+H2O=CO2+H2+41.19kJ/mol2CH3OH=CH3OCH3+H2O-24.9kJ/molCO+3H2=CH4+H2O -206.3kJ/mol主要物化性质型号SCST-402r夕卜观黑色圆柱体规格54〜652.5〜3.5mm 抗压碎强度200/m 堆密度 1.30±0.05主要组分Cu-Zn-Al2O3-助剂等主要使用条件操作液空速 1.0-1压力5使用温度220℃~290℃（根据压力制定适宜的操作温度）原料气中毒物含量总硫0.1m，氯含量1m产品技术指标应用领域甲醇直接裂解制氢气、一氧化碳装置；甲醇加部分水蒸汽制氢气、一氧化碳装置。
∙烃类蒸汽转化制氢催化剂∙*特性∙ Z412W催化剂是以镍为活性组份，高温预烧氧化铝为载体的烃类蒸汽转化催化剂。
适用于以天然气、油田伴生气等烃类为原料制取工业氢气、氨合成气、甲醇合成气、羰基合成气等过程。
装于转化炉管的上半床层，与Z413W催化剂组合使用。
该催化剂各项性能指标达到了国际先进水平，在国内处于技术领先地位。
∙■具有优良活性和活性稳定性；∙■具有很高的机械强度和结构稳定性；∙■采用异型化结构设计，提高催化剂几何表面及表观活性，降低床层阻力；∙■具有优良的还原性能，可用原料气直接在转化炉内进行还原；∙■采用稀土为改性助剂，具有良好的抗积炭性能。
∙*用途及使用条件∙Z412W催化剂适用于以天然气或油田伴生气等烃类为原料，采用蒸汽转化工艺的工业制氢及制合成气装置。
应用于转化炉上半床层。
∙■温度：450～900℃∙■压力：常压～6.0MPa∙■水碳比：2.5～4.0∙■碳空速：600～1800h∙∙*包装及储运∙■用硬质纸板桶内衬塑料袋包装，每桶净重30kg（或根据用户要求包装）。
∙■在运输过程中应注意防潮，避免滚动、摔碰等激烈震荡，应有防雨设施。
∙■应储存在干燥通风的仓库内，严防污染或受潮。
∙*特性∙ Z413W催化剂是以镍为活性组份，高温预烧氧化铝为载体的烃类蒸汽转化催化剂。
适用于以天然气、油田伴生气等烃类为原料制取工业氢气、氨合成气、甲醇合成气、羰基合成气等过程。
装于转化炉管的下半床层，与配套上段催化剂组合使用。
该催化剂性能指标达到了国际先进水平，在国内处于技术领先地位。
∙■具有优良活性和活性稳定性；∙■具有很高的机械强度和结构稳定性；∙■采用异型化结构设计，提高催化剂几何表面及表观活性，降低床层阻力；∙*用途及使用条件∙Z413W催化剂适用于以天然气或油田气等烃类为原料，采用蒸汽转化工艺的工业制氢及制合成气装置。
应用于转化炉下半床层。
∙■温度：650～950℃∙■压力：常压～6.0MPa∙■水碳比：2.5～4.0∙■碳空速：600～1800h∙∙*包装及储运∙■用硬质纸板桶内衬塑料袋包装，每桶净重30kg（或根据用户要求包装）。
生物油水蒸气重整制氢技术-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以写成以下形式:引言是一篇文章中的重要部分，它能够引导读者对整篇文章的理解和阅读。
本篇文章旨在探讨生物油水蒸气重整制氢技术，该技术作为一种可持续的能源转换方式，具有广泛的应用前景和重要的环境意义。
本文将对生物油水蒸气重整制氢技术进行全面的介绍和分析，深入探讨其主要原理、关键技术要点以及存在的问题与挑战。
生物油水蒸气重整制氢技术是一种利用生物质资源，通过将生物油与水蒸气进行化学反应来产生氢气的技术。
生物油作为一种可再生能源，具有独特的优势，例如具有高能量密度、可再生性和低碳排放等特点。
而水蒸气重整反应是一种高效的氢气产生方法，该反应通过将生物油分解成一系列气体组分，然后进一步转化生成氢气。
本文将首先介绍生物油水蒸气重整制氢技术的基本原理和反应过程。
其次，我们将重点讨论该技术中的关键技术要点，包括适宜的催化剂选择、合适的反应条件以及提高反应效率的策略等。
我们还将分析该技术面临的挑战和问题，如催化剂寿命和选择性、能源消耗以及产物处理等方面的挑战。
通过对该技术的全面介绍和分析，我们可以深入了解其在能源转换领域的应用前景和环境意义。
此外，我们还将探讨其未来的发展方向和可能的改进策略，以及对于实现清洁能源转型和可持续发展的贡献。
总之，本文旨在全面介绍和分析生物油水蒸气重整制氢技术，通过深入了解其原理、关键技术要点和存在的问题与挑战，以期为相关领域的研究者和工程师提供有益的参考和借鉴。
我们相信，生物油水蒸气重整制氢技术将为实现可持续发展和应对能源危机提供重要的解决方案。
1.2 文章结构文章结构部分主要介绍了本文的组成和内容安排。
本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要包括概述、文章结构和目的三个小节。
概述部分简要介绍了生物油水蒸气重整制氢技术的概念和应用背景，说明了该技术在能源领域具有重要的研究和应用价值。
文章结构部分则对本文的组织结构进行了说明，指出本文共分为引言、正文和结论三个主要部分，并提供了每个部分的具体内容。
