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氫氣是目前已知的世界上最輕的氣體,化學式為H2。氫氣是一種可燃燒的氣體,燃燒熱度大效率高,此外氫氣的用途也非常廣泛。氫氣用量很大的是作為一種重要的石油化工原料,用于生產(chǎn)合成氨、甲醇以及石油煉制過程的加氫反應。了解到在電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、浮法玻璃、精細有機合成、航空航天工業(yè)等領域也有應用。由于氫氣的需求量非常大,所以氫氣的制取方法的選取也就比較重要!到底什么樣的氫氣的制取方法更合適?什么樣的氫氣的制取方法經(jīng)濟成本更具優(yōu)勢呢?
規(guī)氫氣的制取方法分為兩大類,一種是實驗室制取氫氣,一種是工業(yè)制取氫氣。我們先來了解一下實驗室制取氫氣的方法。實驗室制取氫氣的方法一種化學原料是金屬,一般是鋅和鐵,凡是金屬活動性在氫氣前面的金屬,都可用來制取氫氣。實驗室里制取較多的氫氣時,常用啟普發(fā)生器。凡是利用塊狀固體跟液體反應,反應時不需加熱,且生成的氣體難溶于水,都可使用啟普發(fā)生器進行。啟普發(fā)生器由球形漏斗(1),容器(2)和導氣管(3)三大部分組成。使用時扭開導氣管活塞,酸液由球形漏斗流到容器的底部,再上升到中部跟鋅粒接觸而發(fā)生反應,產(chǎn)生的氫氣從導氣管放出。不用時關閉導氣管上的活塞,容器內氫氣壓強加大,把酸液壓回球形漏斗,使酸液與鋅粒脫離接觸,反應即自行停止。
實驗室制法
1.用鋅與稀硫酸反應
Zn+H?SO?=ZnSO?+H?↑
注意:這里不用鹽酸是因為鹽酸反應會揮發(fā)出氯化氫氣體,制得的氣體含有氯化氫雜質。
2.用鋁和氫氧化鈉反應制取
2Al+2NaOH+2H?O=2NaAlO?+3H?↑
3.金屬氫化物和水反應
NaH+H?O=NaOH+H?↑
氫氣的制取方法之工業(yè)制取氫氣,工業(yè)制取氫氣又有哪些方法呢?國內為制取氫氣(不包括工業(yè)廢氣中回收氫氣)的主要方法有以下四種:
1.天然氣(含石腦油、重油、煉廠氣和焦爐氣等)蒸汽轉化制氫;
2.煤(含焦炭和石油焦等)轉化制氫;
3.甲醇或氨裂解制氫;
4.水電解制氫;
工業(yè)制法
其中電解水制氫多采用鐵為陰極面,鎳為陽極面的串聯(lián)電解槽(外形似壓濾機)來電解苛性鉀或苛性鈉的水溶液。陽極出氧氣,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:①電子、儀器、儀表工業(yè)中用的還原劑、保護氣和對坡莫合金的熱處理等,②粉末冶金工業(yè)中制鎢、鉬、硬質合金等用的還原劑,③制取多晶硅、鍺等半導體原材料,④油脂氫化,⑤雙氫內冷發(fā)電機中的冷卻氣等。像北京電子管廠和科學院氣體廠就用水電解法制氫。利用電解飽和食鹽水產(chǎn)生氫氣。
如2NaCl+2H?O=電解=2NaOH+Cl?↑+H?↑
二、水煤氣法制氫用無煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時反應而得水煤氣(C+H?O→CO+H?—熱)。凈化后再使它與水蒸氣一起通過觸媒令其中的CO轉化成CO?(CO+H?O→CO?+H?)可得含氫量在80%以上的氣體,再壓入水中以溶去CO?,再通過含氨蟻酸亞銅(或含氨乙酸亞銅)溶液中除去殘存的CO而得較純氫氣,這種方法制氫成本較低產(chǎn)量很大,設備較多,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。像北京化工實驗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家都采用,在中國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有些地方采用(如美國的Bay、way和Batan Rougo加氫工廠等)。
四、焦爐煤氣冷凍制氫把經(jīng)初步提凈的焦爐氣冷凍加壓,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)。
利用電解飽和食鹽水產(chǎn)生氫氣
如2NaCl+2H?O=電解=2NaOH+Cl?↑+H?↑
哈爾濱氣體工廠提醒您氫氣的制取方法主要就是以上幾種,當然在制取氫氣和使用氫氣的時候我們要注意安全。
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