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) 99.7% 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 京電子管廠和科學(xué)院氣體廠就用水電解法制氫。 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觸媒令

2、其中的 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再通過含氨蟻酸亞銅（或含氨乙酸亞銅）溶 液中除去殘存的CC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。 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，渤海油田的 石油化工基地等都用這方法制氫氣 也在

3、有些地方采用（如美國(guó)的 Bay、way和Batan Rougo加氫工廠等）。 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）。 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(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%以上），把普氫通過用液氮冷卻到一100C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（99.99%以上），

4、像北京釀酒廠就生產(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。水為原料制氫過程是氫與氧燃燒生 成水的逆過程，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)

5、。我國(guó)水力 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、礦物燃料制氫 以煤、

6、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（或稱高溫干餾），二是煤 的氣化。焦化是指煤在隔絕空氣條件下，在901000C制取焦碳副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣。焦 爐煤氣組成中含氫氣 55-60 （體積）甲烷 23-27 、一氧化碳 6-8等。每噸煤可得煤 氣300 350m3可作為城市煤氣，亦是制取氫氣的原料。煤的氣

7、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，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)境破壞等優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)礦業(yè)大 學(xué)余力等開發(fā)并完善了

8、 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)： CH外 H2OCO H2 CO H2OCOH HZ CnH2hH 2+ Nh

9、2OnCOk( 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