摘要：大型化工产业发展中，对于天然气的应用有着越来越显著的提升，将天然气作为原料的制氢工艺主要是对天然气进行蒸汽转化，在当前我国工业建设水平的不断发展背景下，这一技术的发展也逐渐引起了人们的关注和重视。针对这种情况，本文就将针对天然气制氢技术的发展进行研究，并进一步对这项技术的应用进行研究，希望对我国天然气技术的发展和进步提供更大的帮助作用。
关键词：天然气；制氢技术；应用
作为重要的工业生产原料和还原剂，氢气在近年来的工业建设和生产环节中也发挥着越来越重要的作用，特别是在很多化肥行业和石油化工产业中更是发挥着不容忽视的重要意义，其中对氢气应用最大的仍然是石油化工行业。根据相关研究与调查可以发展，目前国内外在对制氢技术的研究上都取得了较大的进步，氢气的主要获取方法为天然气制氢、烃类制氢、生物质制氢等手段。其中大型的化工行业在工作中对于天然气蒸汽转化和煤气化方式的应用也是最为突出的。为此，本文就将针对天然气制氢技术的应用展开详细研究，希望对我国工业建设和发展提供更为显著的指导和帮助作用。
一、国内外天然气蒸汽转化技术
当前国内外将天然气作为生产原料进行对氢气的制造方式主要有：蒸汽转化法、催化裂解法等方式[1]。在当前这些制氢工艺路线中，蒸汽转化工艺也具备其他技术手段不具备的显著优势，所有本文在实际研究工作中也将及进一步加强对这一工艺的研究和介绍。
（一）国外天然气蒸汽转化技术
在近年来的发展过程中，国外也退出很多节能的工业手段，比如美国Kellogg公司中的MEAP节能流程；Braun的低能耗深冷净化工艺和德国的UHDE-ICI-AMV工艺手段等。
（二）国内天然气蒸汽转化技术
通过对国外众多先进技术的研究和学习，我国企业也在学习和发展中不断针对自身的发展实际进行了研究和对比，虽然已经能对各种技术进行合理的应用，但是在一些特大型的蒸汽转化上仍然离不开国外先进技术的支持与帮助。尤其是在现阶段的脱硫和氢气提纯环节中，借助我国自主研究的工作方式与手段基本上已经可以满足现代化工业生产的需求[2]。
二、天然气蒸汽转化的工艺流程
（一）原料气的预处理
在对原料气进行与处理的环节中具备两个功能，其一就是对原料气进行压缩，将液化的部分进行分离。其二就是在脱硫技术的帮助下对原料气进行有效提纯。由于在实际工作中，Cl-对于ZnO脱硫剂和催化剂等很可能会出现较强的中毒作用，所以在合计工作中也可以对ZnO脱硫剂上加一层脱氯剂，从而对Cl-进行更为全面的去除。在这一工作中还应该确保制氢装置中锅炉给水的除盐水中不含有Cl-。如果在实际工作中外部提供的天然气不能很好的满足反应要求，也可以借助压缩机将原料气的压力进行合理设计，最终更好的满足工作和设计需求[3]。
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（二）蒸汽转化的工艺流程
经过对当前这一工作的实际研究可以发现，在开展蒸汽转化的过程中，最为关键的设备就是蒸汽的转化炉，转化炉就是在辐射段和对流段的组合下形成的一项特殊设备。在此环节中，辐射段会在催化剂的作用下完成CH4和水蒸气之间的反应，最终生成氢气和一氧化碳。而对流段主要则是由原料气盘管和燃烧空气预热器等环节组成的，这项工作的开展也可以直接进行对烟气热量的回收。
在对转化炉进行使用的环节中，还应该对一部分热量进行应用，也就是对烟气废热的应用和转化气热量的应用。在对制气装备进行上述热量吸收的环节中，不仅应该对自身装备中的蒸汽用量进行满足，同时还应该为其他蒸汽装置的使用提供有效帮助[4]。
（三）一氧化碳的变换
当前工作中最常用的一氧化碳变化技术有高温变化、高温变换串低温和中温变换工艺手段。在这一工作中，主要的转化流程为：首先，在转化炉中的出现的转化气经过热量的有效会收回后，将温度控制在合理的条件下就可以进行变化。其次，转化气在进入到装有催化剂的变换炉中后，一氧化碳将会和其中的水蒸气产生直接反应，最终会生成二氧化碳和氢气。再次，变换后的转化气会根据换热器和气液分离器的作用分别进行热量的回收与气液的有效分离。最终，在冷却后和分离后转化气也将直接转换到氢气的提纯工作中。
（四）氢气提纯
在对氢气进行提纯的环节中，主要有变温吸附和变压吸附两种工作形式。和变温吸附工作中具备能耗更低、产品纯度高的优势，所以在当前企业的实际工作中采用变压吸附法进行氢气的提纯也是一项最常见的工作方式。变压吸附工作的主要原理就是，在工作中吸附剂 进行吸附的环节中，借助吸附剂对不同介质存在不同的吸附性，因此在工作中就可以的将氢气与其他杂质进行有效分离[5]。在吸附剂进行解吸的环节中，也可以借助吸附剂的不同压力对吸附剂中的杂质进行解吸，通过这种方式也可以实现对吸附剂的再生作用，通过这种循环的方式实现对企业资金的节约，满足可持续发展的基本要求。在对吸附剂进行再生的环节中，采用的方式主要为两种，分别是真空解吸和常压解吸。
结束语：
综上所述，作为重要的工业生产原料和还原剂，氢气在近年来的工业建设和生产环节中也发挥着越来越重要的作用，被广泛应用在了石油化工、冶金和化肥等领域中。当前我国社会整体经济水平和工业发展水平都在不断提升，所以在此种背景下对于氢气和相关技术的应用必然会得到显著提升。特别是在近年来的社会发展中，氢气在工业建设中发挥的作用也越来越重要，因此这也要求我们在今后的工作和发展中不断加强对天然气制氢技术的探索和创新，从而在全新的技术手段帮助下更好的实现对技术水平的提升，为我国工业建设和可持续发展工作的推进提供更大的帮助作用。
参考文献：
[1]薛瑶瑶，贾建成.天然气制氢技术简介及应用中的关键问题[J].广州化工，2015，43（15）：191-192.
[2]张与时.探究轻油制氢技术在天然气制氢装置上的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2014，34（11）：21.
[3]陈飞.浅谈天然气制氢技术在氯碱生产中的应用[J].石河子科技，2013，62（06）：47-48+51.
[4]吴芳.天然气制氢技术及其在合金工业中的应用[J].有色设备，2015，39（04）：35-37.
[5]姜伟波，李侠，董伟.轻油制氢技术在天然气制氢装置上的应用[J].山东化工，2013，38（01）：29-30.
论文作者:冯作寿,赵永年
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
标签：氢气论文; 天然气论文; 技术论文; 蒸汽论文; 制氢论文; 工作论文; 吸附剂论文; 《电力设备》2018年第18期论文;