周翔
陕西省燃气设计院有限公司 陕西西安 710043
摘要：石油作为当今社会的主要消耗资源，也是一种不可再生的资源，同时也是一种污染较强的资源。为了能够更好地维持人类社会的可持续发展，我们需要不断探索石油资源的替代品。氢气作为一种清洁能源走入人们的视野，并在各个领域有很广泛的应用。然而现阶段的天然气制氢工艺处于低级阶段，有很多的问题都没有得到很好的解决。因此，需要加大对于制氢工艺的研究力度，让氢气更好地发挥自身的优势，从而减少对于石油资源的使用。本文主要对天然气制氢工艺现状进行研究，对天然气制氢工艺中存在的技术难题进行探讨，并对天然气制氢工艺的优势进行分析。
关键词：天然气制氢：发展现状；工艺特点；
引言：天然气是当下利用较为广泛的清洁能源之一，它的储备量大，在各个方面都有大的应用前景。天然气能源的应用能够大幅减少对于石油资源的消耗，对自然环境的保护提供了很大的帮助，也可以减少有害人体物质的排放，对人们的身体健康有很大的改善。天然气制氢是天然气的一种延伸功能，但目前的制氢工艺中有很很多的技术问题，我们需要不断对现有的工艺进行改善，对天然气制氢工艺中的技术难题逐一击破，并不断寻找新的技术方法，让天然气制氢工艺成为环境保护的重要组成部分，从而更好地推动我国的可持续发展。
一、天然气制氢工艺概述
天然气制氢工艺的基本原理为使用天然气和空气，再添加特定的催化剂进行催化反应，让天然气和空气能够在一定的环境条件下进行脱硫处理，再经过甲烷化工序的处理，最终把氢氮气进行二次加工，最终得到氢气，这也是天然气制氢工艺的基本流程。
在天然气制氢工艺的进行中，需要先把天燃气进行压缩，然后在脱硫处理的基础上，将天然气和水蒸气混合，加入特定的催化剂，从而通过催化反应制成氢气。在产生氢气阶段的反应物并不是天然气，而是已经转化生成的一氧化碳气体。在经过这一系列的操作之后，得到的氢气纯度较低，还需要进行二次处理，对氢气进行充分的冷却、分离和净化等操作，最终获得较为纯净的氢气。
二、天然气制氢工艺流程
1、脱硫
天然气制氢工艺的第一步为混合气体的脱硫处理，这一步的主要作用是将气体中的无机硫进行去除。在进行脱硫处理时，将氧化锌和硫化氢进行反应，最终产生结构和状态较为稳定的硫化物，从而达到对气体进行脱硫的目的。特别要注意的是，在进行脱硫处理时，硫化物的浓度要控制在0.2ppm以下。脱硫处理的操作较为简单，也不会消耗过多的资源。
2、一二段转化单元
天然气制氢工艺第二阶段的主要材料是天然气，该阶段使用水蒸气作为氧化剂，在天然气和水蒸气进行反应时加入镍作为加快反应的催化剂。在进行下一步的转化时，需要加入特定剂量的富氧空气，这时一氧化碳和二氧化碳等气体会发生剧烈的燃烧反应，同时也会吸收较多能量，所以在进行这一步的操作时需要密切关注温度的变化情况。
在进行实际的操作时，应该密切注意转化炉的参数和类型，因为不同类型的转化设备在进行转化时的结果并不相同，所以在选择转化炉时，要以工艺进行的标准为基础。
3、一氧化碳变单元分析
在上一阶段论述的转化工艺中，一氧化碳经过了特定的操作处理，从而实现了自身的低温转化，在进行这一步的实际操作时，应该充分结合具体的工艺需求对转化的温度进行适当的调整。在进行工艺的操作时，要充分结合企业的具体需求，从而最大程度满足经济效益和资源节约的双丰收，对工艺的温度进行适当的调整，最终保证产品质量的高标准。
3、提纯
天然气制氢工艺中氢气的提纯环节也至关重要，在进行氢气的提纯操作时候，要特别注意脱碳精华和甲烷化两个重要环节的稳定。在完成脱碳化工艺的处理之后，还会存在很多的一氧化碳气体以及二氧化碳气体等无效气体，需要在这一工艺的基础上进行甲烷化处理，从而确保生成的气体有较高的纯度，达到预先制定的要求。
三、天然气制氢工艺现状
氢气在我国应用范围极广，在诸多领域都有使用，最主要的应用领域是医药以及精密化工的生产，氢气的应用可以为这些领域中需要用到的化工产品提供了生产物资，尤其是新能源方面，氢气因为具有零污染和使用高效率的特点，所以备受关注。在进行氢气的制备时，有诸多不同的工艺，例如水电解制氢技术、天然气制氢技术。天然气制氢技术一般也被成为甲烷裂解制氢技术，它出现的时间较晚，还没有得到充分的发展，技术也没有其他制氢技术成熟，在传统的制氢技术中会采用水电接的制氢技术，主要原因就是天然气制氢技术的不成熟，导致天然气制氢的成本过高、生产效率也较低，并且有很大的能源浪费。因此，我们应该不断深入研究天然气制氢工艺，突破现有技术的瓶颈，让天然气制氢技术有更高的生产效率，减少工艺中对于能源的损耗，不断降低天然气制氢的成本，从而让该工艺得到更广泛的应用。
四、天然气制氢工艺的发展方向
1、高温裂解制氢技术
高温裂解制氢技术的主要原理是通过高温让天然气分解产生氢气。这一技术不会产生很多的二氧化碳，所以也是一种较为环保的技术，属于清洁能源的一种，应该加大对于这种技术的研究，不断进行新的突破，从而让该技术的技术水平和制作工艺有更高的标准。
2、自热重整制氢
自热重整制氢工艺在生产过程中需要自身提供反应所需要的全部能量，同时操作的原理十分简单，能够保证天然气在进行相关的化学反应时能够通过自身发热，并将这部分热量应用在下一个环节中。因为这一技术需要热量的不断产生和反复使用，所以会产生很大的热量，对于这一技术的生产设备和生产条件要进行严格的筛选，确保外在环境条件可以满足生产的需求。这也会导致该技术的生产成本很高。
3、绝热转化制氢技术
绝热转化制氢技术的原理是让参加反应的原材料发生氧化还原反应，较大地使用天然气的自身性能，同时把廉价边界的空气作为该反应的反应源，使用空气中的氧气进行反应。因此，这种技术可以大幅降低制氢的生产成本，可以减少很多不必要的资源浪费。
4、天然气部分氧化制氢技术
天然气部分氧化制氢技术的资源比传统的制氢工艺少很多，并且工艺中使用的原材料成本低。在使用该工艺制氢时，需要注意反应过程中使用高温无机陶瓷透氧膜，使用低成本的制氧方式以及高标准的工艺材料，从而提高工艺的执行效率，节约生产成本，也是以后的制氢工艺中首选的方式。
结语
石油是当下主要使用的能源，它的储备量较多，但污染也较强，同时也是一种不可再生资源，所以我们应该探寻更便捷、更清洁的能源作为石油资源的替代品。天然气能源则是一种无污染的能源，大规模的使用天然气能源能够有效减少石油资源的使用。天然气制氢技术作为一种全新的制氢工艺，极大地加快了新能源的发展和使用进程，通过对当下发展趋势的分析，我们可以很容易的发现天然气制氢的优点，我们需要不断对这一工艺的设备进行优化，不断升级技术，针对该工艺的经济可行性进行重点提升，让天然气制氢工艺可以给我们提供更低成本、更高质量的氢气，发挥该技术更加积极的推动作用，不断拓展该技术的应用领域。氢气是未来不可缺少的能源之一，我们要打破传统制氢技术的弊端，结合国家发展中的具体资源使用情况，制定天然气制氢技术的发展目标，在一定的时间进程内实现天然气制氢工艺的使用和建设，在解决资源问题的同时对环境问题提高重视度，最大程度地减少有毒物质的产生数量，维持人类社会的可持续发展。
参考文献
[1]任哲. 浅谈天然气制氢工艺的现状及未来发展[J]. 化工管理, 2019, 000(033):176-177.
[2]张立恒. 浅谈天然气制氢工艺[J]. 化工管理, 2016, No.400(03):212-212.
[3]商欢涛, 徐广坡. 天然气制氢工艺及成本分析[J]. 云南化工, 2018(8).