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工業(yè)用氫氣的主要來源有幾種
來源:iydw.cn 發(fā)布時間:2021年02月23日

氫氣是一種重要的工業(yè)氣體,。工業(yè)上制取氫氣,,依據(jù)原料,、設(shè)備和成本情況,以及對氫氣純度的要求,,可分別采取以下多種方法制取,。

工業(yè)用氫氣

氫氣的工業(yè)制法之一


①電解法將直流電通過鉑電極(或其它惰性材料)通入水中,在陰極可以得到氫氣,,純度高達99.5~99.8%:

氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水制氯氣和燒堿時,,也同時得到副產(chǎn)品氫氣:


②水煤氣轉(zhuǎn)化法? 將水蒸氣通過熾熱的焦炭層制得水煤氣:
然后將水煤氣跟水蒸氣混合,以氧化鐵為催化劑,,使水煤氣中的CO轉(zhuǎn)化為CO2:

二氧氣化碳溶于水,,通過加壓水洗即得到較純凈的氫氣,。


③烴類裂解法? 碳氫化合物經(jīng)過高溫裂解,裂解氣中含有大量氫氣,,經(jīng)過低溫冷凍系統(tǒng),,可得到90%的氫氣。如甲烷裂


④烴類蒸氣轉(zhuǎn)化法? 碳氫化合物在高溫和催化劑的作用下與水蒸氣作用,,可以得到主要含氫氣和一氧化碳的一種混合氣體,例如:

用分子篩吸附法或水煤氣轉(zhuǎn)化法除去CO,,可得到純凈的氫氣,。油田氣和煉廠氣(石油煉制廠的副產(chǎn)氣體)等都可用烴類裂解法和烴類蒸氣轉(zhuǎn)化法得到氫氣。


氫氣的工業(yè)制法之二


工業(yè)上制取氫氣有下列幾種方法:
(1)電解水法? 在電解槽中,,電解25%NaOH溶液,,溫度控制在80~85℃,在陰極上析出氫氣,,在陽極上析出氧氣,。
在陰極上 4H  4e===2H2
在陽極上 4OH-====2H2O O2 4e
因為H 和OH-來自H2O的電離,所以電解H2O的反應是:

用這種方法制得的氫氣,,含雜質(zhì)很少,,其純度為99.7%~99.8%。


(2)電解食鹽水法? 在氯堿工業(yè)中,,電解食鹽的飽和溶液,,溫度控制在70~80℃,除得到氯氣和氫氧化鈉外,,同時可制得氫氣,。主要反應如下:
在陽極上 2Cl-====Cl2 2e
在陰極上 2H  2e====H2

在陰極附近積集了OH-離子和Na 離子。


(3)水煤氣轉(zhuǎn)化法先將水蒸氣通過灼熱的無煙煤或焦炭,,制得水煤氣:
再將水煤氣與過量水蒸氣混合,,在450~550℃和催化劑的作用下,使水煤氣中的一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳,,并增加了混合氣體中氫氣的含量,。

將二氧化碳和氫氣的混合氣體加壓(12~30大氣壓),經(jīng)過水洗或用氨水吸收以除去二氧化碳,,而分離出氫氣,。


(4)從氣、煉廠氣(石油煉制廠的副產(chǎn)氣體),、油田氣等氣體燃料中獲得氫氣,。
在這些燃料氣體中都含有大量的碳氫化合物。在一定條件下,,可以和水蒸氣或氧氣反應,,生成一氧化碳和氫氣。例如,以甲烷為主要成分的氣(甲烷含量在95%以上)和水蒸氣在800~1000℃時以鎳為催化劑,,即可轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣,。
又如,在煉廠氣中含有氫氣和甲烷9~40%,,其它碳氫化合物91~60%,,在高溫下,借催化劑的作用,,將氧氣和過量的煉廠氣進行部分氧化反應,,可制得一氧化碳和氫氣。

從上述一氧化碳和氫氣的混合氣體分離出氫氣的方法,,與水煤氣轉(zhuǎn)化法相同,。


氫氣的工業(yè)制法之三

工業(yè)上制氫氣要考慮到原料、能量來源,、成本和設(shè)備情況,,也要根據(jù)所需氫氣的純度和用量來制造氫氣,現(xiàn)把主要方法簡介于下:


一,、電解水制氫

多采用鐵為陰極面,,鎳為陽極面的串聯(lián)電解槽(外形似壓濾機)來電解苛性鉀或苛性鈉的水溶液。陽極出氧氣,,陰極出氫氣,。該方法成本較高,但產(chǎn)品純度大,,可直接生產(chǎn)99,。7%以上純度的氫氣。這種純度的氫氣常供:①電子,、儀器,、儀表工業(yè)中用的還原劑、保護氣和對坡莫合金的熱處理等,,②粉末冶金工業(yè)中制鎢,、鉬、硬質(zhì)合金等用的還原劑,,③制取多晶硅,、鍺等半導體原材料,④油脂氫化,,⑤雙氫內(nèi)冷發(fā)電機中的冷卻氣等,。像北京電子管廠和科學院氣體廠就用水電解法制氫。


二,、水煤氣法制氫

用無煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時反應而得水煤氣(C H2O→CO H2─熱),。凈化后再使它與水蒸氣一起通過觸媒令其中的CO轉(zhuǎn)化成CO2(CO H2O→CO2 H2)可得含氫量在80%以上的氣體,,再壓入水中以溶去CO2,再通過含氨蟻酸亞銅(或含氨乙酸亞銅)溶液中除去殘存的CO而得較純氫氣,,這種方法制氫成本較低產(chǎn)量很大,,設(shè)備較多,在合成氨廠多用此法,。有的還把CO與H2合成甲醇,,還有少數(shù)地方用80%氫的不太純的氣體供人造液體燃料用。像北京化工實驗廠和許多地方的小氮肥廠多用此法,。


三,、由石油熱裂的合成氣和氣制氫
石油熱裂副產(chǎn)的氫氣產(chǎn)量很大,常用于汽油加氫,,石油化工和化肥廠所需的氫氣,這種制氫方法在世界上很多都采用,,在我國的石油化工基地如在慶化肥廠,,渤海油田的石油化工基地等都用這方法制氫氣

也在有些地方采用(如美國的Bay、way和Batan Rougo加氫工廠等),。


四,、焦爐煤氣冷凍制氫

把經(jīng)初步提凈的焦爐氣冷凍加壓,使其他氣體液化而剩下氫氣,。此法在少數(shù)地方采用(如前蘇聯(lián)的Ke Mepobo工廠),。


五、電解食鹽水的副產(chǎn)氫

在氯堿工業(yè)中副產(chǎn)多量較純氫氣,,除供合成鹽酸外還有剩余,,也可經(jīng)提純生產(chǎn)普氫或純氫。像化工二廠用的氫氣就是電解鹽水的副產(chǎn),。


六,、釀造工業(yè)副產(chǎn)
用玉米發(fā)酵丙酮、丁醇時,,發(fā)酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣,,經(jīng)多次提純后可生產(chǎn)普氫(97%以上),把普氫通過用液氮冷卻到─100℃以下的硅膠列管中則進一步除去雜質(zhì)(如少量N2)可制取純氫(99.99%以上),,像北京釀酒廠就生產(chǎn)這種副產(chǎn)氫,,用來燒制石英制品和供外單位用。
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