Паровая конверсия метана

В настоящее время большая часть водорода, производимого сегодня, производится через интенсивный процесс CO₂, называемый паровой конверсией метана.

Высокотемпературный пар (700°C-1000°C) используется для получения водорода из источника метана, такого как природный газ.

При паровой конверсии метан взаимодействует с паром под давлением 3-25 бар в присутствии катализатора для получения водорода, монооксида углерода и относительно небольшого количества двуокиси углерода.

Паровой конверсия является эндотермической — то есть для протекания реакции в процесс необходимо подавать тепло.

Впоследствии, в том, что называется "реакцией сдвига вода-газ", монооксид углерода и пар взаимодействуют с использованием катализатора для получения диоксида углерода и большего количества водорода.

На заключительном этапе процесса, называемом "адсорбцией под давлением", углекислый газ и другие примеси удаляются из газового потока, оставляя по существу чистый водород.

Паровой конверсия может также использоваться для получения водорода из других видов топлива, таких как этанол, пропан или даже бензин.

Реакция паровой конверсии метана

CH₄ + H₂O (+тепло) → CO + 3H₂

Водогазовая сдвиговая реакция

CO + H₂O → CO₂ + H₂ (+ небольшое количество тепла)

Частичное окисление

При частичном окислении метан и другие углеводороды в природном газе вступают в реакцию с ограниченным количеством кислорода (как правило, из воздуха), которого недостаточно для полного окисления углеводородов до углекислого газа и воды. [9]

При меньшем, чем стехиометрическое количество кислорода, доступном, продукты реакции содержат в основном водород и монооксид углерода (и азот, если реакция проводится с воздухом, а не с чистым кислородом), а также относительно небольшое количество диоксида углерода и других соединений.

Затем, в реакции переноса воды-газа, окись углерода реагирует с водой для того чтобы сформировать углекислый газ и больше водорода.

Частичное окисление является экзотермическим процессом¾ оно выделяет тепло. [4]

Этот процесс, как правило, намного быстрее, чем паровая конверсия, и требует меньшего объема реактора.

Как видно из химических реакций парциального окисления, этот процесс изначально производит на единицу вводимого топлива меньше водорода, чем получается при паровой конверсии того же топлива.

Парциальное окисление реакции метана

CH₄+ ½O₂ → CO + 2H₂ (+ тепло)

Водогазовая сдвиговая реакция

CO + H₂O → CO₂ + H₂ (+ небольшое количество тепла)

Процесс паровой конверсии метана можно также использовать для производства водорода из биогаза.