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    工業用氫氣的主要來源有幾種
    來源:www.kaicorvus.com 發布時間:2021年02月23日

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

    工業用氫氣

    氫氣的工業制法之一


    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%:

    氯堿工業電解飽和食鹽水制氯氣和燒堿時,也同時得到副產品氫氣:


    ②水煤氣轉化法? 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? 碳氫化合物經過高溫裂解,裂解氣中含有大量氫氣,經過低溫冷凍系統,可得到90%的氫氣。如甲烷裂


    ④烴類蒸氣轉化法? 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(石油煉制廠的副產氣體)等都可用烴類裂解法和烴類蒸氣轉化法得到氫氣。


    氫氣的工業制法之二


    工業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,含雜質很少,其純度為99.7%~99.8%。


    (2)電解食鹽水法? 在氯堿工業中,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,與水煤氣轉化法相同。


    氫氣的工業制法之三

    工業上制氫氣要考慮到原料、能量來源、成本和設備情況,也要根據所需氫氣的純度和用量來制造氫氣,現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,但產品純度大,可直接生產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粉末冶金工業中制鎢、鉬、硬質合金等用的還原劑,③制取多晶硅、鍺等半導體原材料,④油脂氫化,⑤雙氫內冷發電機中的冷卻氣等。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量很大,設備較多,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
    石油熱裂副產的氫氣產量很大,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。此法在少數地方采用(如前蘇聯的Ke Mepobo工廠)。


    五、電解食鹽水的副產氫

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


    六、釀造工業副產
    用玉米發酵丙酮、丁醇時,發酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣,經多次提純后可生產普氫(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(如少量N2)可制取純氫(99.99%以上),像北京釀酒廠就生產這種副產氫,用來燒制石英制品和供外單位用。
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