Jak získat vodík ze zemního plynu?

Abstrakt vědeckého článku o chemických technologiích, autor vědecké práce – Dubinin Alexey Mikhailovich, Kagarmanov Garifulla Rakhmatovich, Shcheklein S.E., Fink Anatoly Viktorovich

Jsou popsána zařízení s fluidním ložem dispergovaného katalyzátoru pro výrobu vodíku ze zemního plynu, procesy v nich probíhající a způsob výpočtu a optimalizace jejich parametrů.

Podobná témata vědecké práce o chemických technologiích, autorem vědecké práce je Alexej Michajlovič Dubinin, Garifulla Rakhmatovič Kagarmanov, S.E. Shcheklein, Anatolij Viktorovič Fink

OPTIMÁLNÍ PARAMETRY REAKTORU S RAŽENÝM CIRKULOVANÝM FLUIDIEM PRO PARNÍ KONVERZI MEthanu

Termochemický reaktor redukčních atmosfér s oxidací části produktů parního reformování metanu

ZEMNÍ PLYN JAKO ZÁKLAD PRO VÝROBU VODÍKU

Je popsána aparatura s fluidním ložem disperzního katalyzátoru pro výrobu vodíku ze zemního plynu, procesy, výpočetní metody a jejich optimalizační charakteristiky.

Text vědecké práce na téma „ZEMNÍ PLYN JAKO ZÁKLAD PRO VÝROBU VODÍKU“

Článek obdržel redakce 11.03.12. Ed. reg. č. 1266

Článek vstoupil do nakladatelství 11.03.12. Ed. reg. Ne. 1266

ZEMNÍ PLYN JAKO ZÁKLAD PRO VÝROBU VODÍKU

DOPOLEDNE. Dubinin, G.R. Kagarmanov, S.E. Shcheklein, A.V. Fink

Uralská federální univerzita pojmenovaná po prvním ruském prezidentovi B.N. Jelcin 620002 Jekatěrinburg, sv. Sofia Kovalevskaya, 5 Tel.: 8 (343) 375-97-37, e-mail: sesheklein@ustu.ru

Závěr kolegia: 25.03.12 Závěr kolegia: 30.03.12 Přijato ke zveřejnění: 06.04.12

Jsou popsána zařízení s fluidním ložem dispergovaného katalyzátoru pro výrobu vodíku ze zemního plynu, procesy v nich probíhající a způsob výpočtu a optimalizace jejich parametrů.

Klíčová slova: zemní plyn, vodík.

ZEMNÍ PLYN JAKO ZÁKLAD PRO VÝROBU VODÍKU Dubinin AM, Kagramanov GR, Shcheklein SE, Fink AV

Uralská federální univerzita pojmenovaná po prvním ruském prezidentovi BN Jelcinovi 5 S. Kovalevskoy str., Jekatěrinburg, 620002, Rusko Tel.: 8 (343) 375-97-37, e-mail: sesheklein@ustu.ru

Doporučeno: 25.03.12 Odbornost: 30.03.12 Přijato: 06.04.12

Je popsána aparatura s fluidním ložem disperzního katalyzátoru pro výrobu vodíku ze zemního plynu, procesy, výpočetní metody a jejich optimalizační charakteristiky.

Klíčová slova: zemní plyn, vodík.

Informace o autorovi: Dr. Tech. věd, profesor katedry průmyslové energetiky UrFU. Vyznamenán medailí Řádu za zásluhy o vlast druhého stupně. Vzdělání: Ivanovo Energy Institute (1965).

Oblast vědeckého zájmu: zařízení na výrobu technologických atmosfér ze zemního plynu a pevných paliv. Publikace: 250.

Alexej Michajlovič Dubinin

Garifulla Rachmatovič Kagarmanov

Údaje o autorovi: vedoucí inženýr na Katedře aplikované matematiky UrFU.

Vzdělání: Vojenská dělostřelecká akademie pojmenovaná po. M.I. Kalinina (1973).

Anatolij Viktorovič Fink

Údaje o autorovi: odborný asistent na Katedře průmyslové energetiky NTI (F) UrFU (2004-2011). Vedoucí kotelny v Uralvagonzavodu.

Vzdělání: Uralská státní univerzita Technická univerzita v oboru průmyslové teplo a energetika.

Hlavní okruh vědeckých zájmů: optimální provozní parametry endotermických generátorů.

Mezinárodní vědecký časopis pro alternativní energii a ekologii č. 04 (108) 2012

© Vědecké technické centrum “TATA”, 2012

Vodík se používá k redukci uranové rudy. Jak ukázaly studie [1], nejdražší metodou z hlediska měrné spotřeby ekvivalentního paliva na výrobu 1 kg vodíku je rozklad vody elektrickým proudem v elektrolyzérech na vodík a kyslík (tabulka).

Minimální měrná spotřeba ekvivalentního paliva připadá na způsob výroby vodíku parním reformováním metanu (zemního plynu).

Schematický diagram výroby vodíku ze zemního plynu je na Obr. 1.

Zemní plyn s vodní párou v poměru 1:2 je zaváděn do reaktoru s fluidním ložem dispergovaného niklového katalyzátoru 1, kde dochází k endotermické reakci:

2H2O + CH4 —— H2O + CO + 3H2 (1)

s tepelným účinkem d = 12908 kJ na 1 kg výchozího metanu.

Do horní zóny fluidního lože se přivádí vzduch, který spálí část výsledného produktu a zajistí autotermální průběh reakce

H2 + CO + 3H2 + 2(02 + 3,76]H2)=

= CO2 + 4H2 + 7,52^ (2)

s tepelně exotermickým účinkem d^ = 63056 kJ na 1 kg výchozího metanu.

Měrná spotřeba tepla, standardní palivo pro zajištění endotermických reakcí a pro výrobu kg H2, poměr výhřevnosti k celkovému množství paliva

a H2 podle čtyř způsobů získávání H2 Měrná spotřeba tepla a ekvivalentního paliva na dodávku endotermických reakcí a na výrobu 1 kg vodíku, poměr spalného tepla celkového množství paliva ke spalnému teplu H2 podle čtyř způsobů Výroba H2

Způsob výroby vodíku Měrná spotřeba Poměr spalného tepla k celkovému množství paliva a H2

teplo pro endotermické reakce ekvivalentu paliva

k zajištění endotermních reakcí k produkci kg H2

CH4 + 2H2O ^ CO2 + 4H2 34987 1,32 4,74 1,12

C + 2H2O ^ CO2 + 2H2 67958 2,89 6,24 1,37

CH4^ 2H2 + C 18922 0,72 7,56 1,815

2H2O ^ H2 + 0,5 + H2O 2 214268,4 27,77 27,77

Rýže. 1. Základní technologické schéma výroby vodíku ze zemního plynu: 1 – samoohřívací reaktor pro parní reformování metanu ve fluidní vrstvě; 2 – fluidní reaktor pro přeměnu oxidu uhelnatého na vodní páru; 3 – absorbér pro oddělování vodíku a oxidu uhličitého; 4 – desorbér; 5 – odstředivka pro oddělování vodíku a oxidu uhličitého; 6 – regenerační parní generátor; 7 – ohřívač vzduchu; 8 – ekonomizér parního generátoru (ECO); 9 – kompresor zemního plynu; 10 – napájecí čerpadlo; 11 – vzduchový kompresor; 12 a 13 – chladič absorbéru a ohřívač desorbéru; 14 – výměník tepla pro odvod reakčního tepla a udržování teploty ve fluidní vrstvě; 15 a 16 – čerpadla; 17 – vodíkový kompresor; 18 – vodíkové lahve; 19 – topidlo na zemní plyn; 20 – převodovka; 21 – deštník Obr. 1. Schematické technologické schéma výroby vodíku ze zemního plynu: 1 – samoohřevný reaktor pro konverzi metanové páry ve varném loži; 2 – reaktor s varnou vrstvou pro parní konverzi oxidu uhelnatého; 3 – absorbér pro separaci plynného vodíku a oxidu uhličitého; 4 – desorbér; 5 – odstředivka pro separaci plynného vodíku a oxidu uhličitého; 6 – uživatelský parogenerátor; 7 – ohřívač vzduchu; 8 – ekonomizér parního generátoru (ECO); 9 – kompresor zemního plynu; 10 -podávací čerpadlo; 11 – vzduchový kompresor; 12 a 13 – chladič absorbéru a ohřívač desorbéru; 14 – výměník tepla pro odvod tepla a udržování teploty ve varném loži; 15 a 16 – čerpadla; 17 – vodíkový kompresor; 18 – zásobníky na vodík; 19 – topidlo na zemní plyn;

20 – reduktor; 21 – deštník

Mezinárodní vědecký časopis „Alternative Energy and Ecology“ č. 04 (108) 2012 © Vědeckotechnické centrum „TATA“, 2012

Zbývající část produktu z reaktoru 1 vstupuje do reaktoru 2 [2], kde probíhá přímá a reverzní exotermická reakce přeměny oxidu uhelnatého s vodní párou na dispergovaném železo-chromovém katalyzátoru:

s tepelným účinkem c = 2576 kJ na 1 kg výchozího metanu dodaného v reakci (1). Dále jsou produkty z reaktoru 2 odeslány k separaci do absorbéru 3 nebo plynové odstředivky 5, kde je oxid uhličitý oddělen od vodíku. Poté vodík vstupuje do kompresoru 17 a válců 18.

Pro výpočet frakce x – užitečného produktu odebraného z reaktoru 1 – použijeme rovnici tepelné bilance:

(1 – X) [Chh, (1 – Chz – ?5) + Chv ]+ Chp + ChpG =

= Chh211 – ^ ] + [ХСПК, + (1 – Х)СПС ]г , (5)

Okrajová podmínka k rovnici (6):

Jako obvykle zanedbáváme difúzní toky hmoty. K, = 87,5exp(-7882/7) – rychlostní konstanta interakce metanu s vodní párou, m3/(s m2 atm), [4], na niklovém katalyzátoru; c, je koeficient výměny plynů mezi oblakem bublin a bublinou [5].

Dispergovaný niklový katalyzátor cirkuluje mezi dvěma oxidačními zónami (spodní a horní) a redukční zónou (uprostřed). Závislost povrchu katalyzátoru m2/m3 obsazeného redukovaným niklem na aktuální souřadnici z popisuje výraz [6]

kde b – výška vrstvy, m; 50> = 10 – specifický povrch katalyzátoru obsazený čistým niklem, m2/m3

kde SPK1, Sps jsou měrné tepelné kapacity produktů přeměny a spalování rovnající se 7,25 a 20,5 kJ/K na 1 kg výchozího metanu; tsv, tsP, tsPG – g se měří od spodní hranice fluidní vrstvy, m; teplo přiváděné do reaktoru 1 vzduchem, vodní párou a zemním plynem na 1 kg výchozího metanu se rovná 998, 6244 a 364 J/kg a

r = (wnK, – Wf )/Ae – rychlost bubliny, m/s, dis-

Chv = (1 – x) sps (- ^) p;

kde n = 0,98 – účinnost výměníků tepla; ts3 a Ch5 – tepelné ztráty při chemickém nedopalování a do okolí, předpokládá se 0,02 a 0,05 (2 a 5 %);

gPG a g PG – koncentrace metanu na vstupu do reaktoru a na výstupu z reaktoru, g1°G = 0,333 m3/m3. Reakce (1)

pokračuje s nárůstem objemu 1,66krát.

Minimální rychlost fluidizace a rychlost stoupání bublin se proto budou zvyšovat s tím, jak koncentrace hGN methanu klesá s výškou.

^ = ™tAl (1 + 1GPG); = ^ /(2 + 1GPG) ,

** kde wmf^ a m>bn – rychlost, m/s, počítáno na prázdno

průřez reaktoru pro skutečné a konečné parametry reakce (1) [3].

Každá hodnota teploty t odpovídá své vlastní hodnotě x ve fluidní vrstvě a složení produktů konverze, které je určeno z následujících rovnic materiálové bilance reakce (1).

přečteno z [7], kde ^PK

přepočet na plný průřez reaktoru, m/s, nebo provozní rychlost, byl brán dle [3] jako dvojnásobek minima, m»PC = 2 Vshg, dle fin.

produkty reakce (1) za reálných parametrů. Parametry s indexem „1“ se vztahují ke konečným produktům reakce (1); De = (ePK, -e^ )D1 – em/.) – nadměrná poréznost fluidního lože pro průchod bublin; ePK , e^ – pórovitost fluidního lože při provozu

a minimální rychlosti fluidizace [3].

Integrační rovnice (6) dává následující výraz pro výpočet koncentrace zemního plynu podél výšky vrstvy v bublinách:

Li L-JL z2 2 3L I

Při r = b získáme koncentraci metanu na výstupu z bublin gPGG.

Na výstupu z husté fáze (kvůli nízké rychlosti mezi částicemi katalyzátoru a v důsledku toho dlouhé době zdržení plynu ve vrstvě) mají produkty složení blízké rovnováze. Proto je koncentrace metanu na výstupu z husté fáze rovna rovnovážnému r1pG; hodnoty jsou uvedeny v [8].

Mezinárodní vědecký časopis pro alternativní energii a ekologii č. 04 (108) 2012

© Vědecké technické centrum “TATA”, 2012

Zprůměrování koncentrace skleníkových plynů r na výstupu z fluidní vrstvy:

^ GPRG +Kk, – wmfí ) GPRG r PG =-. (9)

Koncentrace vodní páry, oxidu uhelnatého a vodíku se zjistí z rovnice materiálové bilance reakce (1):

r co = ^v1 3r PG j •

při současném poklesu teploty ve vrstvě klesá koncentrace vodíku a oxidu uhelnatého

změna a součin x (r*H2 + r*£0) projde maximální hodnotou 42,5 % při x = 0,63 (obr. 2). Teplota, na kterou by se měly konverzní produkty zahřát, je záležitostí optimalizace parametrů reaktoru.

Stanovíme účinnost přeměny metanu, %, v závislosti na zlomku x:

(11) kde QpH je spalné teplo užitečně odstraněného pro-

Nastavením řady teplotních hodnot / (750-1100 °C) zjistíme řadu hodnot x z rovnice (5), složení produktů na výstupu z reaktoru a vypočítáme teplo spalování produktu. S nárůstem frakce x z 0,6 na 0,72 klesá teplota ve vrstvě z 1025 na 530 °C, klesají koncentrace vodíku a oxidu uhelnatého, vzrůstá metan a vodní pára a vzrůstá spalné teplo produktu od 9,5 až 10,5 mJ /m3 v důsledku zvyšující se koncentrace metanu.

0,58 0,6 0,62 0,64 0,66 0,68 0,7 x

Rýže. 2. Závislost součinu x (( + TcO),

faktor účinnosti konverze r|K a úspora metanu AB z podílu užitečně odebraného produktu – x při optimalizaci parametrů. Průměr částic katalyzátoru dp = 1 mm

Obr. 2. Závislost součinu x(( + rcO), konverze

účinnost r|K a metanová hospodárnost Ab na podílu užitečného odběru produktu – x při optimalizaci charakteristik. Průměr částic katalyzátoru dp = 1 mm

Parametry reaktoru s fluidním ložem byly optimalizovány na výtěžek vodíku a oxidu uhelnatého.

g n + g C0 I ze zlomku x. S rostoucím podílem x

množství odstraněného užitečného produktu se zvyšuje, ale

potrubí, mJ/m; ^N – spalné teplo metanu,

mJ/m3 (35,82 mJ/m3); V – množství, m3, produktů přeměny vytvořených z m3 metanu (určeno z rovnice (1) a rovno 5).

Z výrazu byly vypočteny úspory metanu, %, při optimalizaci parametrů reaktoru

AB = (1 -(Lk/pG))-100, kde pG je účinnost konverze metanu při optimální hodnotě x (g *H + g *C0), pG = 83 %.

Při odstavení reaktoru z provozu při x = 0,59 na hodnotu hopt = 0,63 bude úspora metanu 7 % (obr. 2).

Byly tedy vypočteny optimální parametry reaktoru 1: hopt = 0,63, teplota 874 °C, provozní rychlost 1,06 m/s pro plný průřez retorty při zadané teplotě, průměr částic katalyzátoru 1 mm. S těmito parametry byly na výstupu z reaktoru získány produkty s následujícím složením: g*PG = 6; g’P = 28,5; g x CO = 0; g = 16,4 (objemová procenta).

Potom se produkty získané v reaktoru 1 zasílají do reaktoru 2 s fluidním ložem železo-chromového katalyzátoru, kde probíhají reakce (3) a (4).

Protože reakce je exotermická, pro udržení teploty na 400 °C je nutné odstranit přebytečnou tepelnou energii z reaktoru pomocí vestavěného nosníku 14.

Pro výpočet složení produktů na výstupu z reaktoru 2 byly sestaveny rovnice materiálové bilance pro přímou (3) a reverzní reakci (4) přeměny oxidu uhelnatého s vodní párou za předpokladu, že složení na výstupu fluidní lože je určeno procesy v bublinách a husté fázi. Na výstupu z husté fáze mají produkty složení blízké rovnováze, která je určena z [9].

V bublinách se CO reakcí (2) po interakci s H20 mění na CO02 rychlostí Z2p2rCO0 a vzniká reakcí (3) z CO02 a H2 rychlostí Z02P0gCOXNUMX. Na základě výše uvedeného napíšeme rovnici materiálové bilance pro CXNUMX:

Mezinárodní vědecký časopis „Alternative Energy and Ecology“ č. 04 (108) 2012 © Vědeckotechnické centrum „TATA“, 2012

= -Zh2r2Gso + SKzvzGso2. (14)

Reakcí (3), při interakci s H2, se oxid uhličitý přeměňuje na oxid uhelnatý rychlostí SK3p3rCO02, který se reakcí (2) při interakci s H20 přeměňuje na CO02 rychlostí SK2.e2.rm. . Na základě výše uvedeného napíšeme rovnici materiálové bilance pro CO2:

Řešení soustavy dvou rovnic (14) a (15) za okrajových podmínek

– , ^ , ^пк2 = 2^„,Л – jsou zjištěny z [3, 7] na základě prázdného průřezu reaktoru s reálnými parametry; p2 a p3 – zjištěno z [5]; S – měrný vnější povrch katalyzátoru 8,68 103 m2/m3.

Výpočty ukázaly, že na výstupu z reaktoru 2 při optimální teplotě 400 °C je složení produktů následující: g H = 75; g P = 4,5; g CO = 0;

g x CO = 0 (% objemová). Dorazí další produkty

do absorbéru 3 k oddělení CO02 od vodíku. Podle výpočtů [11] se směs na výstupu z absorbéru skládá z 98 % vodíku a 2 % oxidu uhličitého.

při r = b (výška vrstvy 1 m, průměr částic 0,5 mm) má tvar:

Průměrná koncentrace CO2 na výstupu z reaktoru 2:

Wmf2 rCO, + Kk – mf )rc

Koncentrace C0 se zjistí z rovnice uhlíkové materiálové bilance:

Koncentrace vodní páry:

Rychlostní konstanta přímé heterogenní reakce (2) je K2 pro interakci CO s H20 na částicích průmyslového železo-chromového katalyzátoru v husté vrstvě, m3/(m2-s), K2 = 40exp(-6600/7 ). [10].

Rychlostní konstanta reverzní reakce (3) – K3 pro interakci CO2 s vodíkem – K3 = K2/Kr, kde Kr je rovnovážná konstanta reakce přeměny oxidu uhelnatého s vodní párou, je zjištěna z [9]. Rychlosti

1. Dubinin A.M., Kagarmanov G.R., Fink A.V. Energetická účinnost řady metod výroby vodíku // Chemie a chemické technologie. 2009. Ročník 52, vydání. 2. s. 54-56.

2. Chemikálie z uhlí. Za. s ním. / Ed. Kalechitsa I.V. M.: Chemie, 1980.

3. Todes O.M., Tsitovič O.B. Zařízení s fluidním ložem: Hydraulické a tepelné principy činnosti. L.: Chemie, 1971.

4. Bodrov I.M., Apelbaum L.O., Temkin I.M. Kinetika reakce metanu s vodní párou katalyzovaná niklem na porézním nosiči // Kinetika a katalýza. 1967. T. 8, č. 4. str. 821-828.

5. Kunii D., Levenspiel O. Průmyslová fluidizace. Překlad z angličtiny M.: Chemie, 1976.

6. Dubinin A.M., Tuponogov A.G., Ljachov E.V. Generátor endotermických atmosfér. Druhá mezinárodní vědecká a praktická konference. „Moderní energeticky úsporné tepelné technologie (sušení a tepelné procesy) SETG-2005. Sborník příspěvků z konference. Svazek 2. M.: Nakladatelství VIM, 2005.

7. Kehoe PW a Davidcon JF Kolísání tlaku ve fluidních ložích slimáků // AICh. E. Žumpa. Stp., 1973. Sv. 69, č. 128, s. 34-40.

8. Leibush A.G. Výroba procesního plynu pro syntézu čpavku a metanolu z uhlovodíkových plynů. M.: Chemie, 1971.

9. Zhorov Yu.M. Termodynamika chemických procesů (Petrochemická syntéza, rafinace ropy, uhlí a zemního plynu). M.: Chemie, 1985.

10. Estrin B.M. Výroba a použití řízené atmosféry (pro tepelné zpracování oceli). 2. vyd. M.: Hutnictví, 1973.

11. Laptev A.G. Modely mezní vrstvy a výpočet procesů přenosu tepla a hmoty. Kazan: Kazan University Publishing House, 2007.

Mezinárodní vědecký časopis pro alternativní energii a ekologii č. 04 (108) 2012

Využití vodíku a jeho výroba z jiných zdrojů než ze zemního plynu

Vodík je nejlehčí chemický prvek v periodické tabulce.

Vodík se dnes používá v mnoha průmyslových odvětvích. Hlavní objemy vodíku se používají v:

1. Chemický průmysl. Tento průmysl využívá 54 % vyrobeného vodíku k výrobě čpavku. Takto získaný čpavek se používá k výrobě hnojiv, výbušnin, plastů atd.
2. Ropný průmysl. Tento průmysl využívá 35 % vyrobeného vodíku. Používá se k provádění procesů hydrorafinace a hydrokrakování za účelem zvýšení kvality hotového produktu a také hloubky zpracování ropných surovin.
3. Potravinářský průmysl. V tomto odvětví se vodík používá k výrobě margarínu a potravinářských přísad E949.
4. Kosmetický průmysl. Tento průmysl využívá vodík k výrobě mýdla a další kosmetiky.
5. Dopravní průmysl. V tomto odvětví se vodík používá k výrobě paliva pro automobily s vodíkovými články (Toyota Mirai, Hyundai Nexo a další).
6. Meteorologie. V tomto odvětví jsou pláště meteorologických balónů plněny vodíkem.
7. Palivový průmysl. Tento průmysl využívá vodík k výrobě raketového paliva.
8. Energetický průmysl. V tomto odvětví se vodík používá jako chladicí kapalina pro elektrické generátory.

Článek: Výroba vodíku ze zemního plynu

Způsob výroby vodíku nikoli ze zemního plynu je elektrolýza vody. Tento proces výroby vodíku zahrnuje rozklad vody na dva prvky – kyslík a vodík, vzorec je následující: $2H_2O = 2H_2+O_2$. Celkově tento způsob výroby vodíku tvoří asi 5 % z celkového objemu. Nejstarší způsob výroby vodíku je zplyňování uhlí. Metoda zahrnuje současné vystavení uhlí kyslíku a vodní páře. Dalším způsobem, jak vyrábět vodík ne ze zemního plynu, je biochemické štěpení vody. Metoda je založena na výrobě vodíku ve speciálních fotobioreaktorech pomocí řas.

Výroba vodíku ze zemního plynu

Zemní plyn je velká akumulace plynů v útrobách Země, které vznikly v důsledku anaerobního rozkladu organických látek

Vodík se vyrábí ze zemního plynu těmito hlavními způsoby:

1. Přeměna parního kyslíku na metan.
2. Praskání metanu.
3. Pyrolýza zemního plynu.

Hlavní složkou zemního plynu je metan. Metan je velká molekula, která se skládá z atomu uhlíku a čtyř atomů vodíku. Vzhledem k tomu, že metan je vysoce „obohacený“ vodíkem, je získávání vodíku z něj nákladově nejefektivnějším způsobem. Proces oddělování vodíku od uhlíku se provádí v chemických parních reformerech s teplem dodávaným o teplotách až 8500 stupňů Celsia stěnou potrubí na katalytické povrchy, které jsou vyrobeny z korundu, niklu a dalších materiálů. V důsledku dodávky tepla dochází k následující chemické reakci:

$CH_4 + H_2O = CO + 3H_2$

Dále dojde k reakci s oxidem uhelnatým, která vypadá takto:

$CO + H_2O = CO + H_2$

Náklady na tento způsob výroby vodíku jsou asi 2-7 dolarů na 1 kilogram vodíku. Někdy je také kyslík dodáván do zařízení spolu s párou; procesy jsou podobné, kromě toho, že když je dodáván kyslík, dochází také k reakci oxidace methanu s kyslíkem:

$CH_4 + O_2 = 2CO + 3H_2$

Při tomto procesu je tepelný efekt nulový.

V současné době je již vyvinuta membránová průtoková aparatura, se kterou je možné získat vodík o čistotě téměř 100 %, při konverzi je čistota kyslíku asi 72 %.

Krakování metanu zahrnuje zahřívání zkapalněného metanu na teplotu 1000 až 1400 stupňů Celsia. V důsledku zahřívání se metan rozkládá na uhlík a vodík. Tato metoda se od konverze liší svou jednoduchostí. Jeho nevýhodou je vysoká úroveň požárního nebezpečí procesu a také vysoké náklady na potřebné vybavení.

Pyrolýza zemního plynu se provádí za separace a současného odstraňování pevných frakcí (koks, saze) a plynné frakce (vodík) ze zóny, kde proces probíhá, při teplotách od 900 do 1900 stupňů Celsia. Doba setrvání zdrojového plynu ve výměníku tepla je řízena změnou jeho hmotnostně-objemového stavu. Výhody této metody jsou: nízké náklady na konečný produkt, použití vzácných surovin a absence škodlivých vlivů na životní prostředí.