天然气制氢工艺技术研究进展(4)

史云伟等天然气制氢工艺技术研究进展

２００９．Ｖｏ｜．２３，Ｎ０３墨墨臣ａ

该工艺需要两个平行的反应器，在反应器（１）中进行甲烷裂解反应的同时在反应器（２）中进行催化剂的再生。依次交替循环。

甲烷催化裂解制氢有其自身的优点，但制约该工

工艺的发展。

口里煊焦丝裂蟹剑氢；

甲烷催化裂解生成碳和氢气，甲烷分解反应是温和的吸热反应，产物气中不含碳氧化合物，避免了ＳＲＭ、ＰＯＭ、ＡＴＲＭ法制氢工艺中需要分离提纯氢的

艺发展的主要是适宜甲烷裂解制氢／催化剂再生循环的长寿命催化剂的开发。该过程制氢的同时副产大

量的碳，若该过程欲获得大规模工业化应用，关键的问题是解决好产生的碳能够具有特定的重要用途和广阔的市场前景，否则，必将限制其规模的扩大。

工序，降低了整个工程的经济成本。近年来国内外研

究者对甲烷催化裂解反应进行了大量研究，但很少有

人将其用于大规模的制氢过程，主要是基于研究甲烷

制合成气机理及生成碳纳米材料。

催化剂的种类是影响甲烷裂解的重要因素，所用

催化剂包括金属催化剂和非金属催化剂。鼬ｙｏｓｈｉｏｔｓｕｋａ等∞１在０．５ｇ催化剂上，７７３Ｋ温度下循环

０．２６．７

综合上述，处于对日益严重的气候变暖、环境污染和能源危机的考虑，目前，技术最成熟、规模最大的天然气制氢工艺是水蒸气催化转化法，但其流程复杂，投资大，能耗高，已不满足大规模制氢工艺的要求。天然气部分氧化法、天然气自热转化法、天然气催化裂解法作为蒸气重整过程的替代工艺，明显降低了制氢成本。但现阶段，这些工艺都存在限制其发展

ｍｏｌ甲烷（ＣＨ。和Ａｒ的初始分压分别为２．７

ｋＰａ、

ｋＰａ）测试了ＣＨ。在各催化剂上的转化率发现

Ｎ∥Ｔｉ０２、Ｎ∥ｚ雨２、Ｎｉ／ｓｉ０２对甲烷分解有相对的高活性。ＶａｎＳ锄ｔｅｎ等发现不同金属对ＣＨ。的活化能力不一样，其中Ｃｏ、Ｒｕ、Ｎｉ等具有较大的活性。一些非金属物质对甲烷的裂解也具有催化作用，如日本工业

和应用的问题。逐渐解决这些问题，发展流程简单、能耗低的工艺将是发展研究天然气制氢技术的趋势

所在。

参考文献

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技术院物质工学工业技术研究所利用ｃ∞作催化剂裂解甲烷，在理论上比现有金属催化剂的使用寿命长，

但在高温下才能发挥作用。Ｍｕ—ｍｄｏｖ等¨１用不同

型号的活性碳、碳黑、纳米结构碳（包括碳纳米管和

Ｃ一）做催化剂，结果发现甲烷在各种活性碳上的裂

解都有较高的初始活性。由于催化剂与反应产物相

同，无需分离即可利用，节约了成本，是目前国际研究

的热点之一。催化裂解的影响因素包括温度、压力、气时空速、接触时间等。

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甲烷催化裂解／再生循环连续工艺是目前较有前途的工艺，即将甲烷在催化剂上的裂解和催化剂的再生匹配起来，循环连续的生产Ｈ：。在甲烷裂解反应中，催化剂的失活是由于Ｎｉ表面被积碳覆盖引起的旧’９１。该工艺催化剂再生是利用水蒸气、Ｏ：和ＣＯ：与Ｃ反应除去积碳【ｌ¨１４Ｊ：

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