制氫的全部方法

1、制氫的全部方法一、電解水制氫 多采用鐵為陰極面， 鎳為陽(yáng)極面的串聯(lián)電解槽 （外形似壓濾機(jī)） 來(lái)電解苛性鉀或 苛性鈉的水溶液。陽(yáng)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)以上純度的氫氣。這種純度的氫氣常供：電子、儀器、儀表工業(yè) 中用的還原劑、保護(hù)氣和對(duì)坡莫合金的熱處理等，粉末冶金工業(yè)中制鎢、鉬、 硬質(zhì)合金等用的還原劑，制取多晶硅、鍺等半導(dǎo)體原材料，油脂氫化，雙 氫內(nèi)冷發(fā)電機(jī)中的冷卻氣等。像北京電子管廠(chǎng)和科學(xué)院氣體廠(chǎng)就用水電解法制 氫。二、水煤氣法制氫用無(wú)煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時(shí)反應(yīng)而得水煤氣 （C+H2®CO+H熱）。 凈化后再使它與水蒸氣一起通過(guò)觸媒令其

2、中的 CO轉(zhuǎn)化成CO2（ CO+H2GCO2+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(guò)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(chǎng)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(shí)驗(yàn)廠(chǎng)和許多地 方的小氮肥廠(chǎng)多用此法。三、由石油熱裂的合成氣和天然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(chǎng)所需的氫氣， 這種制氫方法在世界上很多國(guó)家都采用，在我國(guó)的石油化工基地如在慶化肥廠(chǎng)， 渤海油田的石油化工基地等都用這方法制氫

3、氣也在有些地方采用（如美國(guó)的 Bay、way和Batan Rougo加氫工廠(chǎng)等）。四、焦?fàn)t煤氣冷凍制氫把經(jīng)初步提凈的焦?fàn)t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(chǎng)）。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(chǎng)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(shí)，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沖上）,把普氫通過(guò)用液氮冷卻到一100C以下的硅膠列管中則進(jìn) 一步除去雜質(zhì)（如少量N2）可制取純氫（以上），像北京釀酒廠(chǎng)

4、就生產(chǎn)這種副 產(chǎn)氫，用來(lái)燒制石英制品和供外單位用。七、鐵與水蒸氣反應(yīng)制氫但品質(zhì)較差，此系較陳舊的方法現(xiàn)已基本淘汰。八、金屬與酸反應(yīng)制氫氣，當(dāng)然，金屬必須是活動(dòng)性排在氫前的 （鉀，鈣，鈉不行） ，可以用鎂鋁鋅鐵錫鉛 酸不能用硝酸和濃硫酸。工廠(chǎng)生產(chǎn)方法有：1 、電解水制氫水電解制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。 水為原料制氫過(guò)程是氫與氧 燃燒生成水的逆過(guò)程， 因此只要提供一定形式一定能量， 則可使水分解。 提供電 能使水分解制得氫氣的效率一般在 75-85，其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)污染，但消耗 電量大，因此其應(yīng)用受到一定的限制。 利用電網(wǎng)峰谷差電解水制氫， 作為一種貯 能手段也具有特點(diǎn)。 我國(guó)水力

5、資源豐富， 利用水電發(fā)電， 電解水制氫有其發(fā)展前 景。太陽(yáng)能取之不盡， 其中利用光電制氫的方法即稱(chēng)為太陽(yáng)能氫能系統(tǒng)， 國(guó)外已 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究。 隨著太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換能量效率的提高， 成本的降低及使用壽命的 延長(zhǎng)，其用于制氫的前景不可估量。同時(shí)，太陽(yáng)能、風(fēng)能及海洋能等也可通過(guò)電 制得氫氣并用氫作為中間載能體來(lái)調(diào)節(jié)， 貯存轉(zhuǎn)化能量， 使得對(duì)用戶(hù)的能量供應(yīng) 更為靈活方便。 供電系統(tǒng)在低谷時(shí)富余電能也可用于電解水制氫， 達(dá)到儲(chǔ)能的目 的。我國(guó)各種規(guī)模的水電解制氫裝置數(shù)以百計(jì)， 但均為小型電解制氫設(shè)備， 其目 的均為制提氫氣作料而非作為能源。 隨著氫能應(yīng)用的逐步擴(kuò)大， 水電解制氫方法 必將得到發(fā)展。2、礦物

6、燃料制氫 以煤、石油及天然氣為原料制取氫氣是當(dāng)今制取氫氣是主要的方法。 該方法在我 國(guó)都具有成熟的工藝，并建有工業(yè)生產(chǎn)裝置。（1）煤為原料制取氫氣 在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中， 在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)， 煤炭還將是主要能源。 如何提高 煤的利用效率及減少對(duì)環(huán)境的污染是需不斷研究的課題， 將煤炭轉(zhuǎn)化為氫是其途 徑之一。以煤為原料制取含氫氣體的方法主要有兩種：一是煤的焦化（或稱(chēng)高溫干餾）， 二是煤的氣化。焦化是指煤在隔絕空氣條件下，在90 - 1000C制取焦碳副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣組成中含氫氣 55-60（體積）甲烷 23-27 、一氧化碳 6-8 %等。每噸煤可得煤氣300- 350m3可作為城市煤

7、氣，亦是制取氫氣的原料。 煤的氣化是指煤在高溫常壓或加壓下， 與氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣體產(chǎn)物。 氣化劑為 水蒸汽或氧所（空氣），氣體產(chǎn)物中含有氫有等組份，其含量隨不同氣化方法而 異。我國(guó)有大批中小型合成氫廠(chǎng)， 均以煤為原料， 氣化后制得含氫煤氣作為合成 氨的原料。這是一種具有我國(guó)特點(diǎn)的取得氫源方法。采用OGI固定床式氣化爐，可間歇操作生產(chǎn)制得水煤氣。 該裝置投資小， 操作容易， 其氣體產(chǎn)物組成主要是 氫及一氧化碳，其中氫氣可達(dá) 60%以上，經(jīng)轉(zhuǎn)化后可制得純氫。采用煤氣化制 氫方法，其設(shè)備費(fèi)占投資主要部分。煤地下氣化方法近數(shù)十年已為人們所重視。 地下氣化技術(shù)具有煤 資源利用率高及減少或避免地表環(huán)境破

8、壞等優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)礦 業(yè)大學(xué)余力等開(kāi)發(fā)并完善了 " 長(zhǎng)通道、大斷 面、兩階段地下煤氣化 " 生產(chǎn)水煤氣 的新工藝，煤氣中氫氣含量達(dá) 50%以上，在唐山劉莊已進(jìn)行工業(yè)性試運(yùn)轉(zhuǎn)，可 日產(chǎn)水煤氣5萬(wàn)m3如再經(jīng)轉(zhuǎn)化及變壓吸附法提純可制得廉價(jià)氫氣，該法在我 國(guó)具有一定開(kāi)發(fā)前景 我國(guó)對(duì)煤制氫技術(shù)的掌握已有良好的基礎(chǔ)， 特別是大批中 小型合成氨廠(chǎng)的制氫裝置遍布各地， 為今后提供氫源創(chuàng)造了條件。 我國(guó)自行開(kāi)發(fā) 的地下煤氣化制水煤氣獲得廉價(jià)氫氣的工藝已取得 階段成果，具有開(kāi)發(fā)前景， 值得重視。（2）以天然氣或輕質(zhì)油為原料制取氫氣 該法是在催化劑存在下與水蒸汽反應(yīng)轉(zhuǎn)化制得氫氣。主要發(fā)生下述反應(yīng)：

9、CH外 H2SCO H2g H2O>COH HZCnH2hH 2+ Nh2SnCO（ Zh+1 ） HZ反應(yīng)在800-820 C下進(jìn)行。從上述反應(yīng)可知，也有部分氫氣來(lái)自水蒸汽。用該法 制得的氣體組成中，氫氣含量可達(dá) 74%（體積），其生產(chǎn)成本主要取決于原料 價(jià)格，我國(guó)輕質(zhì)油價(jià)格高，制氣成本貴，采用受到限制。大多數(shù)大型合成氨合成 甲醇工廠(chǎng)均采用天然氣為原料， 催化水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的工藝。 我國(guó)在該領(lǐng)域進(jìn)行 了大量有成效的研究工作， 并建有大批工業(yè)生產(chǎn)裝置。 我國(guó)曾開(kāi)發(fā)采用間歇式天 然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝， 制取小型合成氨廠(chǎng)的原料， 這種方法不必用采高溫合金 轉(zhuǎn)化爐，裝置投資成本低。 以石油及天然氣為原料制氫的工藝已十分成熟， 但因 受原料的限制目前主要用于制取化工原料。（3）以重油為原料部分氧化法制取氫氣重油原料