甲烷热解是甲烷产生固态碳和气态氢的热分解过程。这一过程是内热式的，需要高温，通常在使用镍等催化剂的情况下需要 500°C 以上，在不使用催化剂的情况下需要 700°C 以上。与蒸汽重整等其他方法相比，甲烷热解的主要优势在于它可以在不排放二氧化碳的情况下生产氢气。
详细说明：
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工艺条件和催化剂：
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甲烷热解是将甲烷 (CH4) 热分解为氢 (H2) 和碳 (C)。高温有利于这一过程；使用镍等催化剂，反应可在 500°C 左右开始。如果没有催化剂，温度必须超过 700°C。在实际工业应用中，温度通常更高，从催化过程的 800°C 到热过程的 1000°C，使用等离子体火炬时甚至高达 2000°C。化学反应和产品：
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甲烷热解的主要反应是将一分子甲烷转化为两分子氢和一分子碳。反应方程式为甲烷热解与蒸汽重整不同，蒸汽重整也能产生氢气，但会产生二氧化碳作为副产品，而甲烷热解不会排放二氧化碳，因此是一种更环保的制氢方法。
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与蒸汽转化的比较：
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甲烷蒸汽转化（CH4 + H2O ⇌ CO + 3H2）是利用天然气制氢的传统方法。它的操作温度较低（750°C 至 900°C），需要较高的压力。虽然每个甲烷分子产生的氢比热解法多，但也会导致二氧化碳排放。相比之下，甲烷热解提供了一种无二氧化碳排放的制氢途径，但由于需要较高的温度，它需要更多的能源。挑战和考虑因素：
甲烷热解不仅限于纯甲烷，还可以处理含有其他气体的天然气流。该工艺的设计必须能有效处理这些额外成分，以防止有害气体的排放。此外，该工艺还会产生副产品，如饱和和不饱和碳氢化合物以及（多）环芳香族化合物，根据氢气的预期用途，这些副产品可能需要进一步净化。
