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加氢站建设及工艺技术研究

现在天然气管道已经四通八达，若加氢站建在天然气管道旁，直接利用天然
气在站内重整制氢，将会大大减少运输和设备成本。天然气重整制氢在工业上已

经非常成熟。一般是将
天然气脱硫处理，然后与水蒸气混合加热到 700 ～ 800℃，通过 Ni 催化剂，

反应为
CH（g）+HO（g）—→ 3H（g）+CO（g） 式 2-1

这个反应是吸热反应，这份热量一般由重整尾气的燃烧来提供。气体产物中
的 CO 可通过变换反应大部分转化为氢气和 C0 ：
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CO（g）+H O（g）—→ H（g）+CO （g） 式 2-2
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2
经过重整得到的气体组成为 H，73% ～ 77%、CO218% ～ 25%、
CO0.5% ～ 1.0%，其余为 CH、H 0。由于重整气体中含有大量能导致燃料电池
2
中毒的物质，因此需要纯化，氢气的浓度需达到 99.99% 以上（日本氢燃料电

池扩大计划对燃料电池汽车的氢气质量规定为：氢气纯度 99.99%，一氧化碳
<0.1ppm、二氧化碳 <1ppm、氧 <2ppm，露点 -60℃）。氢纯化的方法有吸收法、

低温分离法、变压吸附（PSA）法和隔膜分离法。比较常用的是 PSA 和膜分离
法。PSA 法是利用沸石、活性炭等吸附剂，在加压条件下吸附氢气以外的其他不

纯气体，然后解析不纯气体，如此往复，实现氢的纯化。膜分离法是利用对氢气
具有选择渗透性的膜来提取氢气的方法，常用的膜是高分子膜和钯系合金，膜分

离系统紧凑简单，容易实现大型化和小型化，氢气回收率很高。由于甲烷中氢碳

比最高，因此用甲烷作为制氢的原料气最为理想，每生产 1kg 氢气副产 5.5kg 二
氧化碳，这比用任何其他渣油或煤炭为原料来制取氢气，所得氢气的产率是最高

的，所以制氢成本也最低。
醇类物质既可以从化石燃料中获取也可以从生物燃料中得到，符合可持续发

展的要求，因此被认为是近期乃至中长期最现实的加氢站氢源。对于利用甲醇重
整制氢，其主要包括重整、水气变换等过程，总反应为
CH OH（g）＋ H,O（g）—→ C0（g）＋ 3H（g） 式 2-4
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