天然气制氢主要采用如下3种不同的化学处理过程。
(1)甲烷水蒸气重整（Steam Methance reforming,SMR）
水蒸气重整是甲烷和水蒸气吸热转化为H2和CO。
化学反应过程为：CH4+H2O+热→CO+3H2
反应所需热量由甲烷燃烧产生的热量来供应。发生这个过程所需温度为700~850℃，反应产物为CO和H2气体，其中CO气体占总产物的12％左右；CO再通过水气转移反应进一步转化为CO2和H2，如化学反应过程。
（2）部分氧气（POX）
天然气部分氧化剂制氢过程就是通过甲烷与氧气的部分燃烧释放出CO和H2.化学反应过程为：CH4+1/2O2→CO+2H2+热
这个过程为放热反应，需要进过严密的设计，反应器不需要额外的供热源，反应器出口温度可以达到950~1100℃。反应产生的CO再通过水气转移反应转化为H2。自热重整过程产生的氢气需要经过净化处理，这大大增加了制氢的成本。
表3-2比较了上述3种制氢方法的优缺点。
| 制 氢 技 术 | 优 点 | 缺 点 |
| 甲烷水蒸气重整 | 应用最为广泛；无需氧气；过程温度；对制氢而言，具有的H2/CO比例 | 通常需要过多的蒸气；大的设备投资；能量需求高 |
| 自热重整 | 需要低能量；比部分氧化的过程温度低；H2/CO比例很容易受到CH4/O2比例的调整 | 商业应用有限；通常需要氧气 |
| 部分氧化 | 给料直接脱硫不需要蒸气；低的H2/CO自然比例，对于比例小于20的应用很有利 | 低的H2/CO自然比例对于需求比例大于20的应用不利；非常高的过程操作温度；通常需要氧气 |