氢气有哪些制取方法?
煤制氢、生物制氢、电解水、烃类制氢。
氢气 (H₂) 最早与16世纪初被人工合成,当时使用的方法是将金属置于强酸中。1766–81年,亨利·卡文迪许发现氢气是一种与以往所发现气体不同的另一种气体[2] ,在燃烧时产生水,这一性质也决定了拉丁语 “hydrogenium” 这个名字(“生成水的物质”之意)。常温常压下,氢气是一种极易燃烧,无色透明、无臭无味的气体。
原始氢气是宇宙大爆炸由原始粒子形成的氢气,大部分分布在宇宙空间内和大的星球中,是恒星的核燃料,是组成宇宙中各种元素及物质的初始物质。地球上没有原始氢气因为地球的引力束缚不了它。只有它的化合物。
⒈ 工业氢气生产方法:
⑴由煤和水生产氢气(生产设备煤气发生设备,变压吸附设备)将水蒸气通过炽热的炭层:C+H₂O(g)=高温=CO+H₂(水煤气),再低温分离。
⑵由裂化石油气生产(生产设备裂化设备,变压吸附设备,脱碳设备)
CH₄=高温催化=C+2H₂
⑶电解水生产(生产设备电解槽设备)
⑷工业废气。
⒉民用氢气生产方法:
⑴氨分解(生产设备汽化炉,分解炉,变压吸附设备)
⑵由活泼金属与酸(生产设备不锈钢或玻璃容器设备)
(3)强碱与铝或硅(生产设备充氢气球机设备)一般生产氢气球都用此方法。
Si+2NaOH+H₂O=加热=Na₂SiO₃+2H₂↑
(4)甲醇裂解(生产设备导热油炉,甲醇汽化裂解设备,变压吸附装置)一般用氢气量较大化工厂均用此方法。
CH₃OH=高温催化=H₂↑+CO↑,低温分离
⒊试验室氢气生产方法:
硫酸与锌粒(生产设备启普发生器)
4.其他
(1)由重水电解。
(2)由液氢低温精镏。
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一、电解法
将水电解得氢气和氧气。氯碱工业电解食盐溶液制取氯气、烧碱时也副产氢气。电解法能得到纯氢,但耗电量很高,每生产氢气1m3 ,耗电量达21.6~25.2MJ。
二、烃类裂解法
此法得到的裂解气含大量氢气,其含量视原料性质及裂解条件的不同而异。裂解气深冷分离得到纯度90%的氢气,可作为工业用氢,如作为石油化工中催化加氢的原料。
三、烃类蒸汽转化法
烃类在高温和催化剂存在下,可与水蒸气作用制成含氢的合成气。为了从合成气中得到纯氢,可采用分子筛通过变压吸附除去其他气体;也可采用膜分离得到纯氢;用金属钯吸附氢气,可分离出氢气体积达金属的1000倍。
四、炼厂气
石油炼厂生产过程中产生的各种含氢气体,如催化裂化、催化重整、石油焦化等过程产生的含氢气体,以及焦炉煤气(含氢45%~60%)经过深冷分离,可得纯度较高的工业氢气。
第一、活泼金属与酸反应。比如实验室最常用的就是锌和稀硫酸反应:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
第二、水煤气技术,让水和煤在高温下反应,这也是化学工业上最主要的氢气来源之一,化肥厂合成氨的氢气来源,很大一部分就是水煤气技术:
C+H2O=CO+H2
第三,甲醇裂解,这种方法适用于对氢气纯度要求高的食品、制药等工业:
CH3OH=CO+2H2
第四,电解水:
2H2O=2H2+O2
②烃类裂解法 此法得到的裂解气含大量氢气,其含量视原料性质及裂解条件的不同而异。裂解气深冷分离得到纯度90%的氢气,可作为工业用氢,如作为石油化工中催化加氢的原料。
③烃类蒸汽转化法 烃类在高温和催化剂存在下,可与水蒸气作用制成含氢的合成气。为了从合成气中得到纯氢,可采用分子筛通过变压吸附除去其他气体;也可采用膜分离得到纯氢;用金属钯吸附氢气,可分离出氢气体积达金属的1000倍。
④炼厂气 石油炼厂生产过程中产生的各种含氢气体,如催化裂化、催化重整、石油焦化等过程产生的含氢气体,以及焦炉煤气(含氢45%~60%)经过深冷分离,可得纯度较高的工业氢气。
一、电解法
将水电解得氢气和氧气。氯碱工业电解食盐溶液制取氯气、烧碱时也副产氢气。电解法能得到纯氢,但耗电量很高,每生产氢气1m3 ,耗电量达21.6~25.2MJ。
二、烃类裂解法
此法得到的裂解气含大量氢气,其含量视原料性质及裂解条件的不同而异。裂解气深冷分离得到纯度90%的氢气,可作为工业用氢,如作为石油化工中催化加氢的原料。
三、烃类蒸汽转化法
烃类在高温和催化剂存在下,可与水蒸气作用制成含氢的合成气。为了从合成气中得到纯氢,可采用分子筛通过变压吸附除去其他气体;也可采用膜分离得到纯氢;用金属钯吸附氢气,可分离出氢气体积达金属的1000倍。
四、炼厂气
石油炼厂生产过程中产生的各种含氢气体,如催化裂化、催化重整、石油焦化等过程产生的含氢气体,以及焦炉煤气(含氢45%~60%)经过深冷分离,可得纯度较高的工业氢气。