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(duì)氫氣純度的要求,可分別采取以下多種方法制取。
氫氣的工業(yè)制法之一
氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水制氯氣和燒堿時(shí),也同時(shí)得到副產(chǎn)品氫氣:
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?xì)浠衔锝?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
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
用這種方法制得的氫氣,含雜質(zhì)很少,其純度為99.7%~99.8%。
在陰極附近積集了OH-離子和Na 離子。
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。
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。
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:
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(jī))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(hù)氣和對(duì)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(dǎo)體原材料,④油脂氫化,⑤雙氫內(nèi)冷發(fā)電機(jī)中的冷卻氣等。像北京電子管廠和科學(xué)院氣體廠就用水電解法制氫。
用無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 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(shí)驗(yàn)廠和許多地方的小氮肥廠多用此法。
也在有些地方采用(如美國的Bay、way和Batan Rougo加氫工廠等)。
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)。
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)。