怎样制造氢气?工业上一般是怎样制造氢气的?

Question

怎样制造氢气?
工业上一般是怎样制造氢气的?

Answer 1

工厂生产方法有：
1、电解水制氢．
水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一.水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程,因此只要提供一定形式一定能量,则可使水分解.提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85％,其工艺过程简单,无污染,但消耗电量大,因此其应用受到一定的限制.利用电网峰谷差电解水制氢,作为一种贮能手段也具有特点.我国水力资源丰富,利用水电发电,电解水制氢有其发展前景.太阳能取之不尽,其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统,国外已进行实验性研究.随着太阳电池转换能量效率的提高,成本的降低及使用寿命的延长,其用于制氢的前景不可估量.同时,太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节,贮存转化能量,使得对用户的能量供应更为灵活方便.供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢,达到储能的目的.我国各种规模的水电解制氢装置数以百计,但均为小型电解制氢设备,其目的均为制提氢气作料而非作为能源.随着氢能应用的逐步扩大,水电解制氢方法必将得到发展.
2、矿物燃料制氢
以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气是主要的方法.该方法在我国都具有成熟的工艺,并建有工业生产装置.
（1）煤为原料制取氢气
在我国能源结构中,在今后相当长一段时间内,煤炭还将是主要能源.如何提高煤的利用效率及减少对环境的污染是需不断研究的课题,将煤炭转化为氢是其途径之一.
以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种：一是煤的焦化（或称高温干馏）,二是煤的气化.焦化是指煤在隔绝空气条件下,在90－1000℃制取焦碳副产品为焦炉煤气.焦炉煤气组成中含氢气55-60％（体积）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等.每吨煤可得煤气300－350m3,可作为城市煤气,亦是制取氢气的原料.煤的气化是指煤在高温常压或加压下,与气化剂反应转化成气体产物.气化剂为水蒸汽或氧所（空气）,气体产物中含有氢有等组份,其含量随不同气化方法而异.我国有大批中小型合成氢厂,均以煤为原料,气化后制得含氢煤气作为合成氨的原料.这是一种具有我国特点的取得氢源方法.采用OGI固定床式气化炉,可间歇操作生产制得水煤气.该装置投资小,操作容易,其气体产物组成主要是氢及一氧化碳,其中氢气可达60％以上,经转化后可制得纯氢.采用煤气化制氢方法,其设备费占投资主要部分.煤地下气化方法近数十年已为人们所重视.地下气化技术具有煤 资源利用率高及减少或避免地表环境破坏等优点.中国矿业大学余力等开发并完善了"长通道、大断 面、两阶段地下煤气化"生产水煤气的新工艺,煤气中氢气含量达50％以上,在唐山刘庄已进行工业性试运转,可日产水煤气5万m3,如再经转化及变压吸附法提纯可制得廉价氢气,该法在我国具有一定开发前景．我国对煤制氢技术的掌握已有良好的基础,特别是大批中小型合成氨厂的制氢装置遍布各地,为今后提供氢源创造了条件.我国自行开发的地下煤气化制水煤气获得廉价氢气的工艺已取得 阶段成果,具有开发前景,值得重视.
（2）以天然气或轻质油为原料制取氢气
该法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气.主要发生下述反应：
CH4＋H2O→CO＋H2
CO＋H2O→COZ＋HZ
CnH2h＋2＋Nh2O→nCO＋（Zh＋l）HZ
反应在800-820℃下进行.从上述反应可知,也有部分氢气来自水蒸汽.用该法制得的气体组成中,氢气含量可达74％（体积）,其生产成本主要取决于原料价格,我国轻质油价格高,制气成本贵,采用受到限制.大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料,催化水蒸汽转化制氢的工艺.我国在该领域进行了大量有成效的研究工作,并建有大批工业生产装置.我国曾开发采用间歇式天然气蒸汽转化制氢工艺,制取小型合成氨厂的原料,这种方法不必用采高温合金转化炉,装置投资成本低.以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟,但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料.
（3）以重油为原料部分氧化法制取氢气
重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加工后的燃料油,重油与水蒸汽及氧气反应制得含氢
气体产物.部分重油燃烧提供转化吸热反应所需热量及一定的反应温度.该法生产的氢气产物成本
中,原料费约占三分之一,而重油价格较低,故为人们重视.我国建有大型重油部分氧化法制氢装置,用于制取合成氢的原料.