摘要：石油作為當今社會的主要消耗資源，也是一種不可再生的資源，同時也是一種污染較強的資源。為了能夠更好地維持人類社會的可持續(xù)發(fā)展，我們需要不斷探索石油資源的替代品。氫氣作為一種清潔能源走入人們的視野，并在各個領域有很廣泛的應用。然而現(xiàn)階段的天然氣制氫工藝處于低級階段，有很多的問題都沒有得到很好的解決。因此，需要加大對于制氫工藝的研究力度，讓氫氣更好地發(fā)揮自身的優(yōu)勢，從而減少對于石油資源的使用。本文主要對天然氣制氫工藝現(xiàn)狀進行研究，對天然氣制氫工藝中存在的技術難題進行探討，并對天然氣制氫工藝的優(yōu)勢進行分析。

　　關鍵詞：天然氣制氫：發(fā)展現(xiàn)狀;工藝特點;

　　引言：天然氣是當下利用較為廣泛的清潔能源之一，它的儲備量大，在各個方面都有大的應用前景。天然氣能源的應用能夠大幅減少對于石油資源的消耗，對自然環(huán)境的保護提供了很大的幫助，也可以減少有害人體物質(zhì)的排放，對人們的身體健康有很大的改善。天然氣制氫是天然氣的一種延伸功能，但目前的制氫工藝中有很很多的技術問題，我們需要不斷對現(xiàn)有的工藝進行改善，對天然氣制氫工藝中的技術難題逐一擊破，并不斷尋找新的技術方法，讓天然氣制氫工藝成為環(huán)境保護的重要組成部分，從而更好地推動我國的可持續(xù)發(fā)展。

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　　一、天然氣制氫工藝概述

　　天然氣制氫工藝的基本原理為使用天然氣和空氣，再添加特定的催化劑進行催化反應，讓天然氣和空氣能夠在一定的環(huán)境條件下進行脫硫處理，再經(jīng)過甲烷化工序的處理，最終把氫氮氣進行二次加工，最終得到氫氣，這也是天然氣制氫工藝的基本流程。

　　在天然氣制氫工藝的進行中，需要先把天燃氣進行壓縮，然后在脫硫處理的基礎上，將天然氣和水蒸氣混合，加入特定的催化劑，從而通過催化反應制成氫氣。在產(chǎn)生氫氣階段的反應物并不是天然氣，而是已經(jīng)轉化生成的一氧化碳氣體。在經(jīng)過這一系列的操作之后，得到的氫氣純度較低，還需要進行二次處理，對氫氣進行充分的冷卻、分離和凈化等操作，最終獲得較為純凈的氫氣。

　　二、天然氣制氫工藝流程

　　1、脫硫

　　天然氣制氫工藝的第一步為混合氣體的脫硫處理，這一步的主要作用是將氣體中的無機硫進行去除。在進行脫硫處理時，將氧化鋅和硫化氫進行反應，最終產(chǎn)生結構和狀態(tài)較為穩(wěn)定的硫化物，從而達到對氣體進行脫硫的目的。特別要注意的是，在進行脫硫處理時，硫化物的濃度要控制在0.2ppm以下。脫硫處理的操作較為簡單，也不會消耗過多的資源。

　　2、一二段轉化單元

　　天然氣制氫工藝第二階段的主要材料是天然氣，該階段使用水蒸氣作為氧化劑，在天然氣和水蒸氣進行反應時加入鎳作為加快反應的催化劑。在進行下一步的轉化時，需要加入特定劑量的富氧空氣，這時一氧化碳和二氧化碳等氣體會發(fā)生劇烈的燃燒反應，同時也會吸收較多能量，所以在進行這一步的操作時需要密切關注溫度的變化情況。

　　在進行實際的操作時，應該密切注意轉化爐的參數(shù)和類型，因為不同類型的轉化設備在進行轉化時的結果并不相同，所以在選擇轉化爐時，要以工藝進行的標準為基礎。

　　3、一氧化碳變單元分析

　　在上一階段論述的轉化工藝中，一氧化碳經(jīng)過了特定的操作處理，從而實現(xiàn)了自身的低溫轉化，在進行這一步的實際操作時，應該充分結合具體的工藝需求對轉化的溫度進行適當?shù)恼{(diào)整。在進行工藝的操作時，要充分結合企業(yè)的具體需求，從而最大程度滿足經(jīng)濟效益和資源節(jié)約的雙豐收，對工藝的溫度進行適當?shù)恼{(diào)整，最終保證產(chǎn)品質(zhì)量的高標準。

　　3、提純

　　天然氣制氫工藝中氫氣的提純環(huán)節(jié)也至關重要，在進行氫氣的提純操作時候，要特別注意脫碳精華和甲烷化兩個重要環(huán)節(jié)的穩(wěn)定。在完成脫碳化工藝的處理之后，還會存在很多的一氧化碳氣體以及二氧化碳氣體等無效氣體，需要在這一工藝的基礎上進行甲烷化處理，從而確保生成的氣體有較高的純度，達到預先制定的要求。

　　三、天然氣制氫工藝現(xiàn)狀

　　氫氣在我國應用范圍極廣，在諸多領域都有使用，最主要的應用領域是醫(yī)藥以及精密化工的生產(chǎn)，氫氣的應用可以為這些領域中需要用到的化工產(chǎn)品提供了生產(chǎn)物資，尤其是新能源方面，氫氣因為具有零污染和使用高效率的特點，所以備受關注。在進行氫氣的制備時，有諸多不同的工藝，例如水電解制氫技術、天然氣制氫技術。

　　天然氣制氫技術一般也被成為甲烷裂解制氫技術，它出現(xiàn)的時間較晚，還沒有得到充分的發(fā)展，技術也沒有其他制氫技術成熟，在傳統(tǒng)的制氫技術中會采用水電接的制氫技術，主要原因就是天然氣制氫技術的不成熟，導致天然氣制氫的成本過高、生產(chǎn)效率也較低，并且有很大的能源浪費。因此，我們應該不斷深入研究天然氣制氫工藝，突破現(xiàn)有技術的瓶頸，讓天然氣制氫技術有更高的生產(chǎn)效率，減少工藝中對于能源的損耗，不斷降低天然氣制氫的成本，從而讓該工藝得到更廣泛的應用。

　　四、天然氣制氫工藝的發(fā)展方向

　　1、高溫裂解制氫技術

　　高溫裂解制氫技術的主要原理是通過高溫讓天然氣分解產(chǎn)生氫氣。這一技術不會產(chǎn)生很多的二氧化碳，所以也是一種較為環(huán)保的技術，屬于清潔能源的一種，應該加大對于這種技術的研究，不斷進行新的突破，從而讓該技術的技術水平和制作工藝有更高的標準。

　　2、自熱重整制氫

　　自熱重整制氫工藝在生產(chǎn)過程中需要自身提供反應所需要的全部能量，同時操作的原理十分簡單，能夠保證天然氣在進行相關的化學反應時能夠通過自身發(fā)熱，并將這部分熱量應用在下一個環(huán)節(jié)中。因為這一技術需要熱量的不斷產(chǎn)生和反復使用，所以會產(chǎn)生很大的熱量，對于這一技術的生產(chǎn)設備和生產(chǎn)條件要進行嚴格的篩選，確保外在環(huán)境條件可以滿足生產(chǎn)的需求。這也會導致該技術的生產(chǎn)成本很高。

　　3、絕熱轉化制氫技術

　　絕熱轉化制氫技術的原理是讓參加反應的原材料發(fā)生氧化還原反應，較大地使用天然氣的自身性能，同時把廉價邊界的空氣作為該反應的反應源，使用空氣中的氧氣進行反應。因此，這種技術可以大幅降低制氫的生產(chǎn)成本，可以減少很多不必要的資源浪費。

　　4、天然氣部分氧化制氫技術

　　天然氣部分氧化制氫技術的資源比傳統(tǒng)的制氫工藝少很多，并且工藝中使用的原材料成本低。在使用該工藝制氫時，需要注意反應過程中使用高溫無機陶瓷透氧膜，使用低成本的制氧方式以及高標準的工藝材料，從而提高工藝的執(zhí)行效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，也是以后的制氫工藝中首選的方式。

　　結語

　　石油是當下主要使用的能源，它的儲備量較多，但污染也較強，同時也是一種不可再生資源，所以我們應該探尋更便捷、更清潔的能源作為石油資源的替代品。天然氣能源則是一種無污染的能源，大規(guī)模的使用天然氣能源能夠有效減少石油資源的使用。

　　天然氣制氫技術作為一種全新的制氫工藝，極大地加快了新能源的發(fā)展和使用進程，通過對當下發(fā)展趨勢的分析，我們可以很容易的發(fā)現(xiàn)天然氣制氫的優(yōu)點，我們需要不斷對這一工藝的設備進行優(yōu)化，不斷升級技術，針對該工藝的經(jīng)濟可行性進行重點提升，讓天然氣制氫工藝可以給我們提供更低成本、更高質(zhì)量的氫氣，發(fā)揮該技術更加積極的推動作用，不斷拓展該技術的應用領域。氫氣是未來不可缺少的能源之一，我們要打破傳統(tǒng)制氫技術的弊端，結合國家發(fā)展中的具體資源使用情況，制定天然氣制氫技術的發(fā)展目標，在一定的時間進程內(nèi)實現(xiàn)天然氣制氫工藝的使用和建設，在解決資源問題的同時對環(huán)境問題提高重視度，最大程度地減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生數(shù)量，維持人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

　　參考文獻

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　　作者：周翔