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    工业用氢气的主要来源有几种

  • 来源: 时间:2018-3-18 22:28 阅读:299

氢气是一种重要的工业气体。工业上制取氢气,依据原料、设备和成本情况,以及对氢气纯度的要求,可分别采取以下多种方法制取。①电解法将直流电通过铂电极(或其它惰性材料)通入水中,在阴极可以得到氢气,纯度高达99.5~99.8%

氯碱工业电解饱和食盐水制氯气和烧碱时,也同时得到副产品氢气:

②水煤气转化法  将水蒸气通过炽热的焦炭层制得水煤气:

然后将水煤气跟水蒸气混合,以氧化铁为催化剂,使水煤气中的CO转化为CO2:

二氧气化碳溶于水,通过加压水洗即得到较纯净的氢气。

③烃类裂解法  碳氢化合物经过高温裂解,裂解气中含有大量氢气,经过低温冷冻系统,可得到90%的氢气。如甲烷裂

④烃类蒸气转化法  碳氢化合物在高温和催化剂的作用下与水蒸气作用,可以得到主要含氢气和一氧化碳的一种混合气体,例如:

用分子筛吸附法或水煤气转化法除去CO,可得到纯净的氢气。天然气、油田气和炼厂气(石油炼制厂的副产气体)等都可用烃类裂解法和烃类蒸气转化法得到氢气。

氢气的工业制法之二

工业上制取氢气有下列几种方法:

1)电解水法  在电解槽中电解25%NaOH溶液温度控制在80~85,在阴极上析出氢气,在阳极上析出氧气。

在阴极上 4H++4e===2H2

在阳极上 4OH-====2H2O+O2+4e

因为H+和OH-来自H2O的电离所以电解H2O的反应是:

用这种方法制得的氢气,含杂质很少,其纯度为99.7%~99.8%。

2)电解食盐水法  在氯碱工业中,电解食盐的饱和溶液,温度控制在70~80,除得到氯气和氢氧化钠外,同时可制得氢气。主要反应如下:

在阳极上 2Cl-====Cl2+2e

在阴极上 2H++2e====H2

在阴极附近积集了OH-离子和Na+离子

3)水煤气转化法先将水蒸气通过灼热的无烟煤或焦炭,制得水煤气:

再将水煤气与过量水蒸气混合,450~550℃和催化剂的作用下,使水煤气中的一氧化碳转化为二氧化碳,并增加了混合气体中氢气的含量。

最后将二氧化碳和氢气的混合气体加压(12~30大气压),经过水洗或用氨水吸收以除去二氧化碳,而分离出氢气。

4)从天然气、炼厂气(石油炼制厂的副产气体)、油田气等气体燃料中获得氢气

在这些燃料气体中都含有大量的碳氢化合物。在一定条件下,可以和水蒸气或氧气反应,生成一氧化碳和氢气。例如,以甲烷为主要成分的天然气(甲烷含量在95%以上)和水蒸气在800~1000℃时以镍为催化剂,即可转化为一氧化碳和氢气。

又如,在炼厂气中含有氢气和甲烷9~40%,其它碳氢化合物91~60%,在高温下,借催化剂的作用,将氧气和过量的炼厂气进行部分氧化反应,可制得一氧化碳和氢气。

从上述一氧化碳和氢气的混合气体分离出氢气的方法,与水煤气转化法相同。

氢气的工业制法之三

工业上制氢气要考虑到原料、能量来源、成本和设备情况,也要根据所需氢气的纯度和用量来制造氢气,现把主要方法简介于下:

一、电解水制氢

多采用铁为阴极面,镍为阳极面的串联电解槽(外形似压滤机)来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气,阴极出氢气。该方法成本较高,但产品纯度大,可直接生产99。7%以上纯度的氢气这种纯度的氢气常供:①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等,②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂,③制取多晶硅、锗等半导体原材料,④油脂氢化,⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。

二、水煤气法制氢

用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气(C+H2O→CO+H2─热)净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2(CO+H2O→CO2+H2)可得含氢量在80%以上的气体再压入水中以溶去CO2,再通过含氨蚁酸亚铜(或含氨乙酸亚铜)溶液中除去残存的CO而得较纯氢气,这种方法制氢成本较低产量很大,设备较多,在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。

三、由石油热裂的合成气和天然气制氢

石油热裂副产的氢气产量很大,常用于汽油加氢,石油化工和化肥厂所需的氢气,这种制氢方法在世界上很多国家都采用,在我国的石油化工基地如在庆化肥厂,渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气

也在有些地方采用(如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等)

四、焦炉煤气冷冻制氢

把经初步提净的焦炉气冷冻加压,使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用(如前苏联的Ke Mepobo工厂)

五、电解食盐水的副产氢

在氯碱工业中副产多量较纯氢气,除供合成盐酸外还有剩余,也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。

六、酿造工业副产

用玉米发酵丙酮、丁醇时,发酵罐的废气中有1/3以上的氢气经多次提纯后可生产普氢(97%以上)把普氢通过用液氮冷却到100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质(如少量N2)可制取纯氢(99.99%以上),像北京酿酒厂就生产这种副产氢,用来烧制石英制品和供外单位用。

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