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氢能源的制备

水电解制氢：利用水在通电情况下的分解产生氢气和氧气；也可利用氯化钠溶液电解产生的氯气和氢气.电解的氢气纯度比较高

副产氢气：回收焦炉煤气中含氢60%左右,石油热裂解气经深冷分离可得到纯度较高的氢气，石油炼厂铂重整装置和某些脱氢装置等的副产氢气，它们也是重要的工业氢源，可直接用作加氢的氢源（例如催化重整装置副产的氢气可直接用作油品加氢的氢源）,或经提纯后用作高纯氢源。

由煤制氢：先将煤或焦炭等固体燃料在高温下与空气和水蒸气作用，生成含氢煤气,用脱硫剂脱除硫化氢，将CO变换成CO后压缩至1.8MPa,用加压水洗去大量CO（亦可用吸收剂吸收CO,经解吸后可得到工业级CO气源,）再经进一步压缩至12.0MPa,用铜氨液洗涤除去残余的CO和CO后,可得到纯净的氢氮混合气，它是合成氨的原料气。煤或焦炭用氧气和水蒸气作气化剂，可制得氢,一氧化碳和二氧化碳的混合气，它可用作合成甲醇的原料气。若将这种混合气（工业上常称之为合成气）中的COWCO转化为氢，则最终可制得纯氢。

由气态轻和轻油转化制氢：原料多为天然气，也有用石脑油的。

由气态烃和轻油转化制氢，常采用蒸气转化法和部分氧化法。

（A）蒸气转化法在高温和镍催化剂作用下，烃类原料与水蒸气进行转化反应,生成H,CO和CO。以甲烷气为例可表示如下：

CH+HO==CO+3H

CH+2HO==C04H

CO+2O==C2+H2

上列三个反应都是吸热反应，需从反应器外部获得热量，常采用固定床管式反应器。反应温度800C左右，压力2.0Mpa。表1列出了以天然气为原料，所得混合气体的组成。该种气体可用于合成氨，合成甲醇及合成其它有机化合物。序号4是合成甲醇用合成气，另配入了CO2这是目前流行的工业制氢的方法.

表1由天然气制得的合成气组成％体积）

序号

CO

CO

H2

CH

N

序号

CO

CO

CH4

N

1

0.3

31.9

67.1

0.6

0.12

3

2.6

34.5

61.4

0.3

1.4

2

0.5

32.0

65.6

0.2

1.7

4

11.22

13.12

70.36

4.68

0.62

（B）部分燃烧法将原料烃在供氧不足的情况下进行部分氧化

CH4+1/2O2—CO+2H

进料中C：O之比要求接近化学计量数，即1：1。

该法的缺点是需纯氧作氧化剂；优点是原料烃的限制较小，自身供热。

表2列出了不同烃类原料用部分氧化法所得合成气组成 ,反应温度1400?1500C,

系非催化反应。

表2部分氧化法制得的合成气组成％体积）

原料组分

H2

CO

CQ

CH4

S

天然气

60.9

34.5

2.8

0.4

1.4

石脑油

51.6

41.8

4.8

0.4

1.4

70*10-6

重燃料油

46.1

46.9

4.3

0.4

1.4

0.9

由上述两法制得的合成气，含有二氧化碳、硫化物及炭黑等，需精制脱除。经精制的合成气称粗合成气,视目的产物的不同,还需进行配气,即将CO和H2的物质的量比调整到需要的比例。

tf

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图1烃类水蒸气转化制氢流程

1.转化炉；2.废热锅炉;3.CO中温变换器;

4.CO低温变换器；5.CO2吸收塔；

6.水洗塔;7.甲烷化反应器

由合成气制工业级氢气，还需将CO变换成H。图1示出的是烃类水蒸气转

化制氢流程。经过脱硫预处理的原料气与水蒸气混合进入转化炉 ，炉内设有一定

数量的反应管,内装镍催化剂。操作压力约2.0MPa，反应温度800E。由转化炉

出来的气体经废热锅炉回收热量,尔后在水急冷器中冷却到380?400C,然后进入CO中温变换反应器。在铁-铬或钻-铜催化剂作用下，CO的含量降到3M右,由中温变换反应器出来的气体经换热器换热及冷却器冷却,温度降至180?200r,进入低温变换反应器，在铜-锌催化剂作用下，使CC含量降到0.3%左右，由低温变换反应器出来的气体,在吸收塔中用环丁砜-乙醇胺溶液除去气体中的CO2,使其含量降至0.3%以下。所得粗氢气再经过水洗以回收夹带的环丁砜 -乙醇

胺溶液,然后加热到300r进入甲烷化反应器。在Ni/AI2Q催化剂作用下,粗氢气中残余的CO,CO与氢气反应生成甲烷,制得氧化物含量小于0.1%的工业氢气。此工业氢气可用于加氢合成或加氢精制。

由成分为w(C2)=26%,w(G)=70%,其它^,C3,C5组分占4%勺液化石油气,经水蒸气转化,变换和净化后,制得的工业氢气组成为:

H--98%CO+CO220uL?L-1

CH=2%H2O10uL?L-1