天然ガスからの水素製造

天然ガスからの水素製造は、低コストで規模の経済効果が大きいという利点があります。天然ガスからの水素製造のためのより高度な新プロセス技術の研究開発は、安価な水素源の問題を解決するための重要な保証となります。高品質でクリーンな産業エネルギーとして、天然ガスは中国のエネルギー開発プロセスにおいて重要な戦略的意義を持っています。天然ガスは人々の日常生活にとって重要な燃料であるだけでなく、多くの化学二次製品の基本原料でもあるからです。
天然ガスからの水素製造は、数ある天然ガス製品の一つです。中国で3番目に大きい油ガス田である遼河油田は、天然ガス資源が豊富で、特に石油・ガス集中処理企業が多く存在します。石油・ガス生産の過程で、相当量の随伴ドライガスを生産することができ、これは天然ガスの高度処理に適した独自の条件を備えており、天然ガス水素製造プロセスの開発と普及を促進する上で、より広範な実践的意義を持っています。
1. 天然ガスからの水素製造の選択と理論分​​析
二次化学製品である水素は、医薬品、精密化学、電子・電気産業で広く利用されています。特に、燃料電池の燃料として好まれる水素は、将来的に輸送や発電の分野で大きな市場展望を持ち、将来のエネルギー構造においてますます重要な位置を占めるようになるでしょう。軽質炭化水素蒸気変換、水電解、メタノール分解、石炭ガス化、アンモニア分解などの従来の水素製造方法は比較的成熟していますが、高コスト、低収率、低労働効率といった「一長一短」の問題があります。遼河油田の石油・ガス生産プロセスでは、ドライガスやナフサなどの炭化水素資源があります。この方法を用いて水素を製造することで、資源の利用を最大限に高めることができます。さらに、随伴天然ガスの主成分はメタンであり、炭化水素蒸気によって水素に変換することができ、生産純度と生産効率が高いという利点があります。
2. 天然ガスからの水素製造のプロセス原理
天然ガスの主な処理プロセスには、常圧蒸留、真空蒸留、接触分解、接触改質、芳香族化合物製造が含まれます。同時に、天然ガスの採掘、集積、輸送、精製も含まれます。一定の圧力、高温、触媒下で、天然ガス中のアルカンと水蒸気が化学反応を起こします。改質ガスはボイラーでの熱交換後、コンバーターに入り、COをH2とCO2に変換します。熱交換、凝縮、水蒸気分離の後、ガスはプログラム制御により3種類の特定の吸着剤を備えた吸着塔を順次通過し、N2、CO、CH4、CO2は加圧され、圧力スイング吸着（PSA）によって吸着されて生成物である水素が抽出されます。減圧分析により不純物が除去され、吸着剤が再生されます。
反応式：

CH4 + H2O → CO + 3H2-q

CO + H2O → CO2 + H2 + Q