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“吸附增进法”在甲烷水蒸汽重整、水煤气变换制氢工艺中的应用
吸附增进法在甲烷水蒸汽重整、水煤气变换制氢工艺中的应用
随着社会经济的不断发展和人们对环保意识的不断增强，现代工业生产逐渐向着清洁与高效的方向转化。甲烷水蒸汽重整与水煤气变换制氢是制氢工艺中的两种重要方法，在其生产过程中，如何实现高效使用资源及能源，降低成本，保护环境等问题随之而来。
吸附科学技术作为一种重要的分离与纯化技术，具有很广泛的应用前景，被广泛应用于化工、环保、制氢等领域。而吸附增进法是在吸附分离过程中，通过添加外部催化剂等措施，使吸附分离效果进一步提高的一种方法。本文将探讨吸附增进法在甲烷水蒸汽重整、水煤气变换制氢工艺中的应用。
一、甲烷水蒸汽重整工艺
甲烷水蒸汽重整工艺是制氢工艺中应用最广泛的一种方法，其产氢反应方程式为：
CH4+H2O→CO+3H2ΔH=206kJ/mol
CO+H2O→CO2+H2ΔH=-41kJ/mol
总反应式：
CH4+2H2O→CO2+4H2ΔH=-165kJ/mol
然而，传统的甲烷水蒸汽重整技术存在着能量消耗大，产氢效率低，催化剂寿命短等问题，限制了其在实际应用中的推广。
利用吸附增进法来提高甲烷水蒸汽重整工艺的效率，是目前广泛研究的课题。主要通过添加一定掺杂物，改善催化剂中孔洞结构，提高催化剂活性，提高反应速率和产氢效率，同时减少甲烷失活的现象，达到优化工艺的效果，提高催化剂的使用寿命。
二、水煤气变换制氢工艺
水煤气变换制氢工艺，是一种水蒸气与煤气（CO+H2）反应制取氢气的工艺。其反应方程式为：
C+H2O→CO+H2ΔH=131.3kJ/mol
CO+H2O→CO2+H2ΔH=−41.2kJ/mol
总反应式：
C+2H2O→CO2+2H2ΔH=89.8kJ/mol
水煤气变换制氢工艺具有反应物源充足，反应热量大，能耗低等优点，但同时也存在着CO副产氢气气质不纯，生产过程CO2排放量大等问题。
利用吸附增进法，可以通过对工艺中的吸附剂进行掺杂或增加表面积等方式，优化吸附剂性质，提高吸附能力和气体选择性，降低CO2等杂质的含量，增强吸附剂的使用寿命，从而提高制氢工艺的经济效益和环保性能。
三、吸附增进法发展态势
实践证明，吸附增进法是一种比较有效的手段，已经在多种化工、环保、制氢等领域得到了应用。中国科学院大连化学物理研究所开发出了一种高效的Cu-Mg-Al氧化物吸附剂，该吸附剂的使用寿命是传统吸附剂的2-3倍，可以明显提高氢气的纯度和产量，同时减少了废弃产物的排放。吸附增进法的具体实现方式多种多样，可以利用先进纳米技术，制备各种掺杂材料，也可以通过工艺优化等途径，实现工艺的智能化、自动化。
综上所述，吸附增进法在甲烷水蒸汽重整、水煤气变换制氢工艺中的应用将能够促进中国的能源结构转型发展，降低工业生产过程中的能耗、环保等问题，从而推进经济可持续发展。