天然气重整制氢新技术的研究进展.pdf

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1、第4l卷第6期应用化工Ve1．41No．6AppliedChemicalIndustryJun．20122012年6月天然气重整制氢新技术的研究进展张二涛，解东来(华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东广州510640)摘要：介绍了天然气重整制氢新技术，包括选择性透氢膜，选择性透氧膜，化学循环以及C02吸收的研究进展，介绍了4种新技术应用于制氢装置中的概念设计，并比较了4种技术的优缺点。关键词：天然气制氢；透氢膜；透氧膜；化学循环；CO：吸收中图分类号：TQ116．2文献标识码：A文章编号：1671—3206(2012)06—1067—05Researchprogress

2、onnewtechnologiesofhydrogenproductionfromnaturalgasreformingZHANGEr—tao，XIEDong—lai(MOEKeyLaboratoryofEnhancedHeatTransferandEnergyConservation，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：Newtechnologiesforhydrogenproduction，includingapplicationsOselectivehydrogenperme—ationm

3、embrane，selectiveoxygenpermeationmembrane，chemicalloopingandCO2absorption，werede—scribed．Theconceptualdesignsofhydrogenproductionunitswiththefourtechnologieswereintroduced．Theadvantagesanddisadvantagesofthefourtechnologieswerecompared．Keywords：naturalgashydrogenproduction；hydrogenpermeationmembr

4、ane；oxygenpermeationmem—brane；chemicallooping；CO2absorption氢能无污染，而且能量转换效率高，是一种清洁出现和发展。安全高效的二次能源。氢能的广泛应用能够有效缓1天然气制氢工艺解日益严重的能源安全危机、空气污染和温室效应，天然气蒸汽重整的基本反应方程式为：是解决未来清洁能源需求问题的首选能源之一。不重整反应：仅如此，氢还是一种重要的工业品，在很多化学和冶CH4+H20甘CO+3H2，金过程中起着媒介作用。在合成氨和甲醇工业、重％8=206kJ／mol(1)烃升级、铁矿石还原和食品工业中，氢气都有着广泛CH4+2H20§CO2+4H

5、2，的应用¨J。全世界大多数氢气是在大型化工厂中％8=165kJ／mol(2)以天然气为原料产出的。化工厂采用平行固定床为变换反应：反应器，在反应器顶部或侧面进行加热，进行水蒸气CO+H20铮CO2+H2，重整反应或部分氧化反应制合成气，以变压吸附提％8=一41kJ／mol(3)纯氢气。目前，随着燃料电池技术的发展，以天然气前两个反应为强吸热反应，随着反应的进行，摩为原料的中小型分布式制氢技术在世界范围内被广尔流速显著增加。在高温低压下，甲烷的转化率很泛的研究。一些应用选择性透过膜、流化床膜反应高，几乎能达到平衡转化率。与前两个反应不同的器、微通道反应器等的天然气制氢新技术在不断的是，

6、变换反应(3)为放热反应，反应前后的物质的量收稿日期：2012-04~3修改稿日期：2012-04-28基金项目：国家“863”计划项目(2009AA05Z102)；广州科技计划项目(2010J-D00021)作者简介：张二涛(1986一)，男，河南温县人，华南理工大学硕士研究生，师从解东来教授，从事天然气制氢技术的研发。电话：020—22236985，E—mail：tony1987111@126．corn通讯联系人：解东来(1970一)，男，华南理工大学能源工程系主任，教授，博士，主要从事天然气制氢与流态化技术方面的研究。电话：020—22236985，E—mail：dixie@sc

7、ut．edu．el1068应用化工第41卷不变，随着温度的降低转化率提高，且反应转化率与Kume等将钯膜搭载在催化剂上，将金属催压力无关。化剂与钯膜结合起来，同时具有反应的催化能力和为了维持以上的两个吸热反应(1)和(2)，通常氢气分离能力。这样第一，在好的电镀技术的支持将氧气或空气引入反应器进行氧化反应]：下，钯膜可以变得更薄，就可以减少钯的用量和组件CH4+10的成本；第二，组件可以变得更紧凑，减少体积；第cO+2H2，2三，薄膜可以提高氢