تولید هیدروژن


به اشتراک گذاری این مقاله را با دوستان خود:

فنی و صنعتی تولید هیدروژن.

کلمات کلیدی: نسل هیدروژن، صنعت، الکترولیز، تجزیه در اثر حرارت، اصلاح، کاتالیزور فلزی، هزینه، شرایط، استثمار است.

معرفی

بسیار شیک حال حاضر، و در نظر گرفته شاید به اشتباه، به عنوان یک راه حل انرژی برای نسل های آینده، هیدروژن است با این حال در حالت خالص بر روی زمین است.

بنابراین وجود دارد می تواند نمی توان به عنوان یک منبع انرژی در نظر گرفته (بر خلاف فسیلی یا انرژی تجدید پذیر) بلکه صرفا یک حامل انرژی، یعنی یک راه برای حمل و نقل و یا انتقال انرژی است. متاسفانه، محدودیت مربوط به استفاده از انرژی هیدروژن متعدد هستند، به طوری که مواد سوخت نفتی مایع هنوز سال های زیادی جلوتر از آنها را داشته باشد.

اما علاوه بر این ملاحظات استفاده از هیدروژن، اجازه دهید به موضوع این مقاله است. در واقع، از هیدروژن به شکل طبیعی بر روی زمین وجود ندارد، لازم بود (و به خصوص آن را) توسعه éconologiquement روش های تولید سودآور است. در اینجا مروری بر روش های فعلی است.

راه اندازی فضایی: برای کسب اطلاعات، در حال حاضر انرژی هیدروژن (علاوه بر خودروهای سلول سوختی حاشیه در حال اجرا در H2 خالص) است که تنها در یک منطقه استفاده می شود.

1) مواد اولیه

عمدتا هیدروکربن (گاز طبیعی) و آب است.

2) تولید صنعتی.

اصل کاهش H2O:
الف) هیدروکربن ها، در درجه اول به گاز طبیعی،
ب) الکترولیز،
ج) کربن است.

3) بازسازی گاز طبیعی: منبع اصلی دی.

از آنجا که 1970، اصلاح نفتا به طور کلی توسط گاز طبیعی جایگزین شده است.

الف) اصل

گاز سنتز توسط بخار تولید اصلاح، در 800 - 900 درجه سانتی گراد و 3,3 مگاپاسکال، در حضور کاتالیزور اکسید نیکل بر روی آلومینای با حلقه به 10 16٪ است که توسط جمعی از نیکل (مدت زمان آغشته 8 10 زندگی را به سال) و با توجه به واکنش:

CH4 + H2O <====> CO + 3 H2 گرمای واکنش به 298 206,1 + = K با kJ / mol

واکنش بسیار اندوترم، نیاز به یک منبع مداوم از انرژی است. مخلوط گاز جریان از طریق لوله های گرم خارج، محتوی کاتالیست. از نظم ده تا چند صد لوله (تا 500) از 10 11 سانتی متر در قطر و متر است و در فر قرار داده است. پس از اصلاح، گاز سنتز شامل در 5 11٪ حجم متان واکنش نداده.

کمتر از S اتم 1 1000 به اتم نیکل به سم کاتالیزور کافی است: کاتالیزور بسیار حساس به حضور سولفور به NIS است. گاز طبیعی باید در 0,1 پی پی ام S. desulfurized

پس از prédésulfuration به دست آمده توسط هیدروژنه کردن کاتالیزوری جذب در یک محلول آبی از دی اتانولامین دنبال (به Lacq گاز پردازش در گوگرد فصل را ببینید)، یک هیدروژناسیون جدید انجام به 350 - 400 ° C اجازه می دهد، در حضور کاتالیزور مولیبدن -cobalt یا مولیبدن نیکل، تبدیل تمام ترکیبات گوگرد به سولفید هیدروژن. : ° C اکسید روی با توجه به واکنش 380 - سولفید هیدروژن به 400 ثابت

H2S + اکسید روی ---> ZnS در خلاء + H2O

ب) استفاده از گاز سنتز تولید آمونیاک (بدون بهبود CO):

ثانویه اصلاح با اضافه کردن هوا در مقدار که این محتوا با H2 diazotized، در نسبت استوکیومتری از NH3 تشکیل واکنش ارائه شده است وجود دارد. هوا اکسید میشود باقی مانده O2 CH4. کاتالیزور است اکسید نیکل است.

گاز سنتز CO است و سپس در مراحل 2 تبدیل، با تبدیل، با تولید اضافی CO2 H2. بنابراین، یک گاز حاوی 70٪ از H2.

CO + H2O <====> CO2 + H2 DRH ° = 298 - 41 با kJ / mol

- برای 320 - 370 درجه سانتی گراد با یک کاتالیزور بر اساس اکسید آهن (Fe3O4) و اکسید کروم (Cr2O3) با مس مبتنی بر علاوه بر این فلز. کاتالیزور در قالب قرص های به دست آمده از اکسیدهای پودر است یا اسپینل زندگی خود را به سال 4 10 و بالاتر. به٪ 2 3 با حجم CO باقی مانده در مرحله دوم تبدیل می شود،

- برای 205 - 240 درجه سانتی گراد با یک کاتالیزور بر اساس اکسید مس (15 30 در توده٪) و اکسید کروم و روی بر آلومینا، زندگی را به سالهای 1 5. پس از تبدیل: CO باقی مانده در حدود 0,2٪ حجم.

- CO2 است انحلال در محلول نوار آمین 35 و یا در یک محلول کربنات پتاسیم حذف خواهند شد. با گسترش به فشار اتمسفر، CO2 منتشر شده است، و راه حل بازیافت.

- هیدروژن است و سپس مورد استفاده برای سنتز آمونیاک

ج) استفاده از گاز سنتز با بازیابی CO و H2.

اصلاح یک منبع جالب مواد اولیه از شرکت برای تولید اسید استیک، اسید فرمیک، اسید اکریلیک، فسژن و ایزوسیانات است.

پس از حذف از دی اکسید کربن و خشک کردن، دی و مونو اکسید کربن جدا می شود. هوا Liquide با استفاده از دو فرایند برودتی:

- با خنک کننده در مبدل و تراکم CO: CO دارای خلوص 97-98٪ و H2 شامل در 2 5٪ CO.

- با خنک کننده شستشو با متان مایع: CO دارای خلوص 98-99٪ و H2 تنها شامل یک پی پی ام شرکت چند.

به عنوان مثال، واحد اسید استیک از رون-Poulenc در Pardies (64) (14 800 m3 / ساعت CO و 32 290 m3 / ساعت H2) تصاحب شده توسط Acetex (کانادا) و 1995 فسژن SNPE تولوز با استفاده از این روش ها.

د) اخذ خلوص بالا H2

برنامه های کاربردی از جمله الکترونیک، پردازش مواد غذایی، دی فضای نیروی محرکه نیاز خلوص بسیار بالا است. این است که با جذب ناخالصی بر روی کربن فعال (فرآیند PSA) خالص. خلوص به دست آمده ممکن است بیشتر از 99,9999٪.

4) الکترولیز

- نمک طعام: H2 CO (28 کیلوگرم در هر تن H2 Cl2) می دهد 3٪ از جهان H2. در اروپا، بیش از نیمی از دی توسط تولید صنعتی گاز از این منبع توزیع شده است.

- از H2O: در حال حاضر سود آور نیست. سودآوری به هزینه برق، مصرف حدود 4,5 کیلووات ساعت / m3 H2 مرتبط است. ظرفیت نصب شده جهانی و یا 33 000 m3 از H2 / ثانیه، را در مورد 1٪ از H2 جهان است.

الکترولیز با استفاده از یک محلول KOH آبی (از 25 به 40 غلظت٪) انجام می شود، با استفاده از خالص ترین آب موجود (فیلتراسیون کربن فعال و دمیلینه کل رزین های تبادل یون). مقاومت باید بالاتر از 2 104 W.cm. شود کاتد فولاد فعال تشکیل یک سپرده سطح بر اساس نیکل. آند نیکل اندود و یا نیکل جامد است. دیافراگم استفاده ترین آزبست (کریزوتایل) است. تنش قدرت می تواند توسط electrolyser به 1,8 2,2 مگاوات برسد بین 2,2 و 2,5 V..

5) تولید کننده گاز از زغال سنگ شامل حدود 5٪ از H2.

کک تولید (با devolatilization از زغال سنگ، 1100-1400 درجه سانتی گراد) می دهد گاز 60٪ H2 - 25٪ CH4 (1 تن زغال سنگ می دهد گاز 300 m3). از آنجا که استفاده از گاز طبیعی برای تولید H2، کک اجاق گاز سوخته است و انرژی آزاد شده (گاز طبیعی به فصل) بهبود یافت.

6) تبدیل به گاز زغال سنگ

منبع اصلی H2 قبل از استفاده از گاز طبیعی است. این است که دیگر در حال حاضر به جز آفریقای جنوبی (ساسول) در نتیجه تولید گاز سنتز برای تولید سوخت ترکیبی استفاده می شود. این روش در حال حاضر سود آور نیست به جز برای برخی از واحدهای تولید: NH3 (ژاپن)، متانول (آلمان)، انیدرید استیک (ایالات متحده آمریکا، توسط ایستمن کداک).

- اصل: تشکیل گاز آب یا گاز سنتز، در 1000 ° C.

C + H2O <====> CO + H2
واکنش آنتالپی 298 ° K = + 131 با kJ / mol

واکنش گرماگیر که نیاز به یک O2 دمیدن برای حفظ درجه حرارت احتراق کربن. ترکیب گاز: 50٪ H2 - 40٪ CO.

بهبود تولید H2 با تبدیل CO، بالا را ببینید.

- روش استفاده می شود: گسیفیر تبدیل به گاز (لورگی).



در آینده، تبدیل کردن بگاز زیرزمینی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

7) منابع دیگر

- اصلاح و ترک خوردگی کاتالیزوری از محصولات نفتی.

- ترک خوردگی بخار از نفتا (تولید اتیلن).

- محصول فرعی از تولید استایرن (Atochem، داو): منبع اصلی.

- کرک متانول (گراند روند Paroisse) مورد استفاده در پایگاه فضایی گویان، گویان فرانسه، توسط هوا Liquide برای تولید هیدروژن مایع (10 میلیون L / سال) برای پرواز آریان.

- اکسیداسیون جزئی کسری نفت (شل و تگزاکو فرآیندهای).

- گاز پاکسازی در واحد تولید آمونیاک.

- میکرو ارگانیسم ها توسط واکنش های بیوشیمیایی. به عنوان مثال با میکرو جلبک: بازده Chlamydomonas هنوز بسیار کم هستند، اما پژوهش حاضر امیدوار کننده است. اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید. اما مراقب باشید: تغییرات ژنتیکی در موجودات در پایه زنجیره غذایی اقیانوسها هستند بدون خطر نیست ...


بازخورد

دیدگاهتان را بنویسید

آدرس پست الکترونیک شما منتشر نخواهد شد. علامت گذاری شده اند *