天然氣制氫主要采用如下3種不同的化學(xué)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(zhuǎn)化為H2和CO。
化學(xué)反應(yīng)過程為：CH4+H2O+熱→CO+3H2
反應(yīng)所需熱量由甲烷燃燒產(chǎn)生的熱量來供應(yīng)。發(fā)生這個(gè)過程所需溫度為700~850℃，反應(yīng)產(chǎn)物為CO和H2氣體，其中CO氣體占總產(chǎn)物的12％左右；CO再通過水氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為CO2和H2，如化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)過程為：CH4+1/2O2→CO+2H2+熱
這個(gè)過程為放熱反應(yīng)，需要進(jìn)過嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，反應(yīng)器不需要額外的供熱源，反應(yīng)器出口溫度可以達(dá)到950~1100℃。反應(yīng)產(chǎn)生的CO再通過水氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2。自熱重整過程產(chǎn)生的氫氣需要經(jīng)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(yōu)缺點(diǎn)。
| 制 氫 技 術(shù) | 優(yōu) 點(diǎn) | 缺 點(diǎn) |
| 甲烷水蒸氣重整 | 應(yīng)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(shè)備投資；能量需求高 |
| 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(diào)整 | 商業(yè)應(yīng)用有限；通常需要氧氣 |
| 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(yīng)用很有利 | 低的H2/CO自然比例對于需求比例大于20的應(yīng)用不利；非常高的過程操作溫度；通常需要氧氣 |
