氯、碱产量不平衡问题在氯碱生产中一直存在，事实上，在氯碱生产中，一套离子膜烧碱工艺可以获得30万吨的年产量，而400000吨的PVC树脂装置每年可以富余15000吨氯气，碱与氯气之间的不平衡非常明显。富余出来的氯气并不好处理，不仅是氯气的市场空间有限，还因为氯气在贮藏与运输上有着非常高的技术要求，此外，氯气的富余也限制了烧碱的产量，化工企业不可能只为了生产烧碱而忽略了氯气的产生。出于节能环保等各种目的，需要提高对富余氯气的利用率，而利用富余氯气制作氯化氢，提高PVC产量便成为了一条新的出路。

一、天然气制氢技术

（一）可行性

天然气制氢技术是一种利用富余氯气、使氯碱生产平衡得以实现的方案，这一方案具有一定的可行性，虽然国内许多中小型起因因为投入资金过高而没有安装天然气制氢装置，但是依然有许多大型企业因为自身资金雄厚而合理配置了天然气制氢装置。这些大型企业充分考虑了自身所在的地理位置，结合企业所在地区富含的石油与天然气资源，利用石油天然气开采时产生的氢气来平衡氯碱产量，为企业带来了巨大的优势。一方面，企业运行制氢技术，降低了成本；另一方面，解决了氯气运输、贮藏的高技术要求问题。

（二）流程与反应原理

天然气制氢技术主要有3个流程，第一个流程为天然气原料脱硫，第二个流程为天然气蒸汽转化，第三个流程为变压吸附。

1.天然气原料脱硫

保证一定的压力条件与温度条件，借助氧化锌与氧化锰这两种脱硫剂来实现天然气这种原料的脱硫操作，经过脱硫操作，天然气中含有的有机硫与硫化氢将会降低到0.2µL/L以下。而经过脱硫的天然气可以达到蒸汽转化的相关要求。

2.天然气蒸汽转化

高压压缩水蒸气与经过脱硫的天然气，基于一定的水碳比例，将经过脱硫的天然气、水蒸气混合加热，使其处于750~850℃的高温环境，进而与镍催化剂产生化学反应，这时软化管中的水蒸气与甲烷气体将会发生充分的反映，转变为含有氢气、一氧化碳、二氧化碳的混合气体，其中一氧化碳与水蒸气之间会随着反应产生氢气与二氧化碳，由于蒸汽、天然气之间的变换需要很多热量，因此需要外界提供足够的热量，以确保热量供应的平稳。由于一氧化碳只有在达到一定温度条件后才会发生反应，因此这个温度条件就被定义为中温条件，对于平衡反应来说，中温变换的作用非常重要，可以提升一氧化碳的转化率，使转换速率与质量都得到提高，进而增加氢气的生产量，降低氢气的生产成本。在现实中，为了减少投资资金，可以简化生产工艺。

3.变压吸附

两种相态不同的物质在接触后低密度物质分子富集到高密度物质的表面，即为吸附。现实世界中吸附有许多种类，最为常见的便是物理吸附，两种物质的吸附主要依靠分子之间存在的分子力，再加上吸附剂的影响，所发生的富集现象。由于物理吸附过程中没有化学反应，因此吸附现象是完全可逆的。而制氢技术就是利用变压吸附工艺来提纯氢气。变压吸附，实际上就是针对两种组分不同的物质分子，利用其吸附能力的不同来进行变压吸附。当然，还可以利用吸附剂的吸附容量变化来实现变压吸附目的，天然气制氢技术实际上就是利用组分的不同进行优先吸附，把存在于氢气中的杂质优先吸附出来，实现对氢气的有效提纯。

二、天然气制氢技术的应用

（一）实例

某氯碱化工公司每年生产200000吨聚氯乙烯树脂，以离子膜法获得180000吨烧碱，该企业在生产过程中依然存在着氯气富余的氯碱不平衡问题，同时氯气运输贮存的安全问题也同样存在。目前制氢装置的规模较大，需要一次性投入较多的资金，该企业需要降低氢气的制作成本，解决氯气富余等问题。

（二）解决方案

1.计算解决富余氯气的制氢量

基于2NaCl + 2H2O→2NaOH+H2+Cl2这一反应公式，假若每年需要产出4500吨氢气，而氯气的富余量为15.98吨/年，按照氢气：氯气=1.05:1≈1.1：100，如果公式生产状况为标准生产状态，则氯气富余量为572.6立方米/小时，将其他生产过程中使用的氯气量去除，减掉30立方米/小时，那么可以计算出氢气的理论用量，即597立方米/小时。为了确保氢气量足够，系统稳定性不会受到影响，该企业应使用天然气制氢装置生产出600立方米/小时的氢气。

2.应用流程

天然气制氢的工艺流程如上，即天然气脱硫→天然气蒸汽转换→变压吸附。在实践中，变压吸附工艺的实现需要具有一定的压力值，一般情况下，转化气在进入变压吸附装置中时，压力应在1.4MPa上下，虽然应该按照吸附特性，于常温中压条件下进行吸附操作。该企业共有5个吸附塔，将其配置为闭路循环，可以实现转化气的连续输入与氢气的不间断输出，而吸附装置中的为其则可输送至转化炉中燃烧，由甲烷气体、氢气以及一氧化碳组成的尾气经过燃烧后可以产生热量，供给转化炉。

结语：

天然气制氢技术在氯碱生产中的应用可以降低氢气制备成本，提高富余氯气的利用率，可谓是有百利而无一害。

参考文献：

[1]杨伟英.天然气制氢技术在氯碱生产中的应用分析[J].化学工程与装备,2014(01).

[2]陈飞.浅谈天然气制氢技术在氯碱生产中的应用[J].石河子科技,2013(06).

[3]易遵勇,段颖英.天然气制氢技术在氯碱生产中的应用[J].化工管理,2013(12).