蒸汽重整

蒸汽重整或蒸汽甲烷重整 (SMR) 是一种通过碳氢化合物与水反应生产合成气（氢气和一氧化碳）的方法。 通常天然气是原料。 该技术的主要目的是制氢。

当废一氧化碳被释放到大气中时，蒸汽重整产生的氢被称为“灰氢”，当一氧化碳（大部分）被地质学捕获和储存时，被称为“蓝氢”——参见碳捕获和储存。 零碳“绿色”氢是通过热化学水分解产生的，使用太阳能热、低碳或零碳电力或废热，或电解，使用低碳或零碳电力。 零碳排放“绿松石”氢是由天然气一步甲烷热解产生的。

天然气的蒸汽重整产生了世界上大部分的氢气。 氢气用于氨和其他化学品的工业合成。

对蒸汽重整反应动力学，特别是使用镍-氧化铝催化剂的反应动力学进行了详细研究。

预重整的目的是将高级碳氢化合物（例如丙烷、丁烷或石脑油）分解成甲烷 (CH4)，从而在下游进行更有效的重整。

命名反应是蒸汽重整 (SR) 反应，

通过水煤气变换反应 (WGSR)，水与根据方程式 [1] 生成的一氧化碳反应释放出额外的氢气已经研究了在蒸汽重整过程中发生的一些额外反应。

由于这些反应本身是高度吸热的（WGSR 除外，它是温和放热的），因此需要向反应器添加大量热量以保持恒定温度。 最佳 SMR 反应堆运行条件在 800 °C 至 900 °C 的温度范围内，中压为 20-30 巴。 需要大量过量的蒸汽，用（摩尔）蒸汽碳比 (S/C) 表示。 典型的 S/C 比值在 2.5:1 - 3:1 的范围内。

该反应在多管式填充床反应器中进行，该反应器是活塞流反应器类别的一种亚型。 这些反应器由一系列长而窄的管子组成，这些管子位于大型工业炉的燃烧室内，提供必要的能量使反应器在运行期间保持恒定温度。 熔炉设计各不相同，具体取决于它们通常分为的燃烧器配置：顶部燃烧、底部燃烧和侧面燃烧。 一个值得注意的设计是 Foster-Wheeler 露台墙改造器。

在管内，蒸汽和甲烷的混合物与镍催化剂接触。 具有高表面积与体积比的催化剂是优选的，因为高操作温度导致扩散限制。 使用的催化剂形状的例子是辐条轮、齿轮和带孔的环。 此外，这些形状具有低压降，这有利于该应用。

天然气蒸汽重整的效率为 65-75%。

在全球范围内，近 50% 的氢气是通过蒸汽重整生产的。 就其资本成本而言，这是目前可用的最便宜的制氢方法。

为了使制氢脱碳，行业内正在实施碳捕获和储存 (CCS) 方法，这些方法有可能去除该过程中产生的高达 90% 的二氧化碳。