分子篩

[拼音]:qingqi

[英文]:hydrogen

H2一種重要的工業氣體。無色、無味、無臭、易燃。常壓下沸點-252.8℃,臨界溫度-239.9℃,臨界壓力1.32MPa,臨界密度30.1g/l。在空氣中含量為4%~74%(體積)時,即形成爆炸性混合氣體。氫在各種液體中溶解甚微,難於液化。液態氫是無色透明液體,有超導性質。氫是最輕的物質,與氧、碳、氮分別結合成水、碳氫化合物、氨等。天然氣田、煤田以及有機物發酵時也含有少量的氫。

氫氣和一氧化碳的混合氣體是重要的化工原料──合成氣。氫氣在催化劑存在下與有機物的反應稱為加氫,是工業上一種重要的反應過程。

生產方法

工業上生產純氫及將含氫氣體提純的主要方法有以下幾種:

(1)電解法將水電解得氫氣和氧氣。氯鹼工業電解食鹽溶液製取氯氣、燒鹼時也副產氫氣。電解法能得到純氫,但耗電量很高,每生產氫氣1m3,耗電量達21.6~25.2MJ。

(2)烴類裂解法此法得到的裂解氣含大量氫氣,其含量視原料性質及裂解條件的不同而異。裂解氣深冷分離得到純度90%的氫氣,可作為工業用氫,如作為石油化工中催化加氫的原料。

(3)烴類蒸汽轉化法烴類在高溫和催化劑存在下,可與水蒸氣作用製成含氫的合成氣。為了從合成氣中得到純氫,可採用分子篩通過變壓吸附除去其他氣體;也可採用膜分離得到純氫;用金屬鈀吸附氫氣,可分離出氫氣體積達金屬的1000倍。

(4)煉廠氣石油煉廠生產過程中產生的各種含氫氣體,如催化裂化、催化重整、石油焦化等過程產生的含氫氣體,以及焦爐煤氣(含氫45%~60%)經過深冷分離,可得純度較高的工業氫氣。

用途

氫氣的最初用途是制氫氣球、氫氣飛艇。目前,全世界生產的氫氣有三分之二用於制合成氨。其次,是用於石油煉製和石油化工的各種工藝過程,如加氫裂化、催化加氫、加氫精制、加氫脫硫、苯加氫制環己烷、萘加氫制十氫萘等。第三是生產甲醇。此外,氫氣還用於動植物油脂的硬化,如製造人造奶油、脆化奶油、潤滑脂等。

許多化學品的生產都要消耗氫,例如氫氣與氯氣合成氯化氫(其水溶液為鹽酸),氫與某些有機物作用生成醇、醛、醋酸、胺等。

氫有很強的還原性,在冶金中能將鎢和鉬的氧化物還原成金屬鎢和鉬。在熱處理和金屬氫化物生產中,可以利用氫氣提供還原氣氛。氫與氧燃燒時產生2600℃的高溫,用於熔融和切割金屬。

氫對於新技術的應用日益重要。例如用液氫形成超低溫以製得超導體,或進行發電機的低溫冷卻。氫的等離子流能產生高溫。氫與氧燃燒放出大量的熱,唯一生成物是水,所以氫是最理想的無汙染燃料。在空間技術方面,液氫與液氧或氟可作為一級火箭的燃料,將來有希望作為核動力火箭的推進劑。可以利用氫燃料電池產生電力。在原子物理研究中,液氫的氣泡室可供拍攝核微粒軌跡和鑑定微粒物質之用。氫的同位素用於熱核反應、製造氫彈等。

貯運

氫氣易燃易爆,在製造、貯存、運輸、使用時都應注意安全。氫氣一般就地生產使用,也可壓縮至12~15MPa,用鋼瓶運輸。液氫則要用隔熱良好的貯器貯存和運送。

參考文章

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