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天然氣制氫主要采用如下3種不同的化學處理過程。
(1)甲烷水蒸氣重整（Steam Methance reforming,SMR）
水蒸氣重整是甲烷和水蒸氣吸熱轉化為H2和CO。
化學反應過程為：CH4+H2O+熱→CO+3H2
反應所需熱量由甲烷燃燒產生的熱量來供應。發生這個過程所需溫度為700~850℃，反應產物為CO和H2氣體，其中CO氣體占總產物的12％左右；CO再通過水氣轉移反應進一步轉化為CO2和H2，如化學反應過程。
（2）部分氧氣（POX）
天然氣部分氧化劑制氫過程就是通過甲烷與氧氣的部分燃燒釋放出CO和H2.化學反應過程為：CH4+1/2O2→CO+2H2+熱
這個過程為放熱反應，需要進過嚴密的設計，反應器不需要額外的供熱源，反應器出口溫度可以達到950~1100℃。反應產生的CO再通過水氣轉移反應轉化為H2。自熱重整過程產生的氫氣需要經過凈化處理，這大大增加了制氫的成本。
表3-2比較了上述3種制氫方法的優缺點。
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制 氫 技 術 |
優 點 |
缺 點 |
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甲烷水蒸氣重整 |
應用最為廣泛；無需氧氣；最低的過程溫度；對制氫而言，具有最佳的H2/CO比例 |
通常需要過多的蒸氣；大的設備投資；能量需求高 |
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自熱重整 |
需要低能量；比部分氧化的過程溫度低；H2/CO比例很容易受到CH4/O2比例的調整 |
商業應用有限；通常需要氧氣 |
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部分氧化 |
給料直接脫硫不需要蒸氣；低的H2/CO自然比例，對于比例小于20的應用很有利 |
低的H2/CO自然比例對于需求比例大于20的應用不利；非常高的過程操作溫度；通常需要氧氣 |
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