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浅析目前氢气在工业中的一些用途

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浅析目前氢气在工业中的一些用途

发布日期:2021-06-10 作者: 点击:

现在,人们对氢作为天然气替代品用于取暖和发电的潜在用途具有重要且可以理解的关注。它的主要优势被视为其高热值和其燃烧产物(简单地说,水)的“无碳”性质。为了获得这两项资产,工业氢气厂家正在做出重大努力以成本有效地批量生产氢气,并管理或设计出一种方法来解决简单燃烧氢气的一些缺点。这些将包括:

高火焰温度(导致氮氧化物产量增加);

高火焰速度(增加不稳定火焰的可能性);

压缩它的困难(离心压缩机由于其低分子量和容易通过级泄漏而不能很好地工作);

大规模储存(与天然气相比,其低热值意味着对于相同的能量含量须储存更多);

其低点火能量(以计划外的方式点火的趋势增加)。

氢气被认为是一种好产品,生产的纯度达到 99.999%。它有一个作用,通常远远超出显而易见的;这篇简短的文章描述了其中的一些。

炼油厂

炼油厂在各种加氢脱硫 (HDS) 和加氢裂化操作中消耗氢气。HDS 是一种催化化学工艺,广泛用于从天然气和精炼石油产品中去除硫,例如汽油或汽油、喷气燃料、煤油、柴油和燃料油。加氢裂化是一种在氢气和催化剂存在下将较重的炼油产品和大分子裂解成较小分子(馏分油,如柴油或汽油)的过程。

金属矿石还原

氢在商业上用于从其矿石(黑钨矿、白钨矿和铁锰矿)中提取钨。相同的概念可用于从钠长石和副玄武岩(氧化铜,CuO)生产铜。 

使用氢气直接还原铁 (DRI) 是尚未达到大规模应用的想法,其优点是高炉煤气 (BFG) 主要由水蒸气和氮气组成,只有少量的 CO2。氢气理论上可用作还原剂来生产银、金和铂,但并未在商业上使用。

盐酸生产

盐酸 (HCl) 的大规模生产几乎总是与作为伪副产品的其他化学品的工业规模生产相结合。然而,纯氯气可以在紫外光存在下直接与氢气结合生成氯化氢。这是一个高度放热的反应,很少在商业上用于生产 HCl。

加氢剂

氢用于将不饱和脂肪转化为饱和油和脂肪。例如,食品工业使用氢气制造氢化植物油,如人造黄油和黄油。 

饱和油脂的氢化是在加热罐中进行的批处理过程。油料(例如葵花籽油或橄榄油)被泵入加热的压力容器中,并在加热时施加真空以抑制氧化。将温度升至140-250°C并搅拌混合物以确保温度均匀。然后将镍催化剂固体与少量油混合,然后泵入,然后泵入氢气,使压力达到 2.7-4 barg。北京氢气生产厂家表示,加氢反应是放热的,因此去除外部加热并进行冷却,剧烈搅拌确保温度保持在 70-80℃ 范围内。40-60分钟后,氢化油混合物作为浆液被泵出,催化剂固体在过滤器中被去除。

工业氢气厂家

原子氢焊

原子氢焊(AHW)是一种电弧焊工艺,它在氢气保护气氛中使用两个金属钨电极之间的电弧,可用于焊接难熔金属和钨。

氢气作为冷却剂

许多现代大型发电机使用氢气作为压力约为 4 巴的转子冷却剂。优点是:

低密度(导致比空气更低的风阻损失(约10%);

高导热性(减小冷却器尺寸);

高比热容;

它比空气更清洁,因此降低套管电阻的潜力较低。

作为搜索气体

许多制造工厂使用氢气来检查泄漏,因为它对环境的影响小于过去使用的基于CClF 3的气体。氢可以单独使用或与其他元素一起使用。

甲醇生产

甲醇可以从合成气(一氧化碳和氢气)在固定床反应器中使用涂有氧化铜和氧化锌的氧化铝颗粒催化剂生产。甲醇也可以通过氢气和二氧化碳的直接结合制造:这种反应近年来备受关注,因为它提供了将大气CO2转化为化石燃料替代品的可能性。挑战在于使这种热力学高有效(即在甲醇中获得比生产甲醇所需的总过程能量更多的有用能量)。大部分工作都集中在寻找一种良好的催化剂上,以便能够以高选择性和有效的速率生产甲醇。研究人员4已经发现钯和铜的组合使用分散在多孔载体材料上的催化剂纳米颗粒产生有效的转化,用于增加催化剂的表面积。使用核桃大小的催化剂颗粒,其内表面积与足球场相似。

在这个过程中,氢气和二氧化碳被泵入装有催化剂的反应容器的密封室中,并将内容物加热到 180-250℃。CO2到甲醇的Z大转化率为约24%。未转化的二氧化碳和氢气被回收并返回容器。没有说明该过程的整体热力学效率。

作为还原剂

氢是参与氧化还原反应的关键元素。例如,它用于制造平板玻璃,以防止在浮槽中形成氧化亚锡 (SnO)。

在化学分析中

氢气用于各种化学分析方法。这些方法包括原子吸收光谱法。在这里,氢用作燃料以产生热量,同时产生中性原子。

气相色谱法

氢气是气相色谱中可用作载相的气体之一,用于分离挥发性物质。

气象气球

由于与其他气体相比,氢气较轻,因此气象学家仍将其用于高空气象气球。

作为能量载体

氢气不是能源,而是以可用的形式储存和输送能量。天津氢气生产厂家表示,除了用于加热和 CHP 的燃烧外,它还可用作氢燃料电池的燃料,例如可用于火车、汽车、公共汽车、潜艇、自行车和笔记本电脑.

其他地方的氢气使用

人类进步可以通过更有效的能源使用带来的革命来描绘——从早期发现火,到煤炭(例如蒸汽)带来的更高强度。核能和天然气使近期的阶段性变化成为可能。下一次革命很可能是氢时代,为未来可持续能源开辟了可能性,在家庭中的应用和运输。


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