天然气蒸汽重整制氢工艺可以分成3个主要步骤:合成气发生、水气置换(WGS )和净化。
为了保护催化剂，天然气首先要脱硫。脱硫后的天然气与水蒸气混合进入重整器。蒸汽重整反应是强吸热反应，反应所需热量由天然气的燃烧供给。在反应条件下，反应物在催化床各处迅速达到平衡。高气/碳(S/C)比、高温、低压有利于目标产物的生成。
为使合成气中CH;的含量达到最小，适宜的条件是S/C二3一5,温度800-900℃，压力小于3.5 M Pa，甲烷转化率可达到98%。要达到更高的甲烷转化率，需进行二级重整。二级重整是利用不完全燃烧提高温度，促使更多的甲烷转化。经过二级重整，甲烷转化率高于99.6%0
重整后，合成气中含有Co，进入水气置换反应器，把Co转化为HZ，一般要经过高温和低温两个阶段，反应温度为200-400`C。经过WGS反应，Co的含量降至0.2%一0.4%
下一步是去除CO,、残余的CO及其他杂质。常用方法有两种，一种是洗涤法(Wet Scrubbing)，将气体通过乙醇胺、热碳酸钾等。残余的CO,和CO经甲烷化反应去除。如此处理后，氢气的纯度可达97%以上。另一种方法是压力变动吸附(PSA,Pressure Swing Adsorption)。该方法可以取代低温WGS、去除CO和甲烷化反应。它是使合成气通过一系列的分子筛和活性炭吸附床，吸附除氢气以外的所有气体。吸附床通过减压加热再生。被去除的气体中含有水、CH CO, CO。通入燃烧炉为系统供热。经过PSA净化的氢气纯度能达到99%以上。