هیدروژن مایع چگونه تولید می شود؟

27-06-2023

1. چگونه است هیدروژن مایع تولید می شود?

تولید هیدروژن به روش گاز آب


از آنتراسیت یا کک به عنوان ماده خام برای واکنش با بخار آب در دمای بالا برای به دست آوردن گاز آب (C+H2O→CO+H2—گرما) استفاده کنید. پس از خالص سازی، آن را از طریق کاتالیزور با بخار آب عبور می دهند تا CO2 (CO+H2O →CO2+H2) تبدیل شود تا گازی با محتوای هیدروژن بیش از 80 درصد به دست آید و سپس آن را در آب فشار دهید تا CO2 حل شود و سپس CO باقیمانده را از طریق محلولی حاوی مس فرمت (یا استات مس حاوی این روش هیدروژن استات کم‌تر حاوی آمونیا کم‌هیدروژن حاوی پروتئور آمونیا) خارج کنید. هیدروژن و خروجی زیاد و تجهیزات بیشتری دارد. این روش اغلب در کارخانه های سنتز آمونیاک استفاده می شود. برخی نیز متانول را از CO و H2 سنتز می کنند، و در چند مکان از هیدروژن خالص کمتری با 80 درصد هیدروژن استفاده می شود. این گاز برای سوخت مایع مصنوعی استفاده می شود. این روش اغلب در کارخانه های آزمایشی شیمیایی پکن و کارخانه های کود نیتروژن کوچک در بسیاری از مکان ها استفاده می شود.

تولید هیدروژن از گاز مصنوعی و گاز طبیعی از کراکینگ حرارتی نفت


محصول جانبی کراکینگ حرارتی نفت مقدار زیادی هیدروژن تولید می کند که اغلب در هیدروژنه کردن بنزین، هیدروژن مورد نیاز کارخانه های پتروشیمی و کودهای شیمیایی استفاده می شود. این روش تولید هیدروژن در بسیاری از کشورهای جهان اتخاذ شده است. کارخانه ها، پایگاه های پتروشیمی در میدان نفتی بوهای و غیره همگی از این روش برای تولید هیدروژن استفاده می کنند.

تولید هیدروژن یخچالی با گاز کوره کک
گاز کوره کک را که قبلاً برای مایع شدن سایر گازها و باقی ماندن هیدروژن استخراج شده است، فریز کرده و تحت فشار قرار دهید. این روش در چند جا استفاده می شود.

محصول جانبی هیدروژن از الکترولیز آب نمک
در صنعت کلر قلیایی مقدار زیادی هیدروژن خالص تولید می شود که برای سنتز اسید هیدروکلریک استفاده می شود و همچنین می توان آن را برای تولید هیدروژن معمولی یا هیدروژن خالص خالص کرد. به عنوان مثال، هیدروژن مورد استفاده در کارخانه شیمیایی دوم محصول جانبی آب نمک الکترولیتی است.

محصولات جانبی صنعت آبجوسازی
هنگامی که ذرت برای تخمیر استون و بوتانول استفاده می شود، بیش از 1/3 هیدروژن موجود در گاز زائد تخمیر می تواند هیدروژن معمولی (بیش از 97٪) پس از خالص سازی مکرر تولید کند و هیدروژن معمولی را می توان تا زیر 100- درجه سانتی گراد توسط نیتروژن مایع خنک کرد. 99.99٪. به عنوان مثال، آبجوسازی پکن این هیدروژن فرعی را تولید می کند که برای پخت محصولات کوارتز و برای واحدهای خارجی استفاده می شود.

2. چگونه است هیدروژن مایع حمل و نقل و نحوه حمل و نقل چیست

در حال حاضر روش‌های انتقال هیدروژن مایع عمدتاً شامل انواع زیر است:
اولین مورد تحویل کامیون مخزن دار است. در این روش از تانکرهای مخصوص طراحی شده برای انتقال هیدروژن مایع از سازنده به کارخانه یا ایستگاه کاربر استفاده می شود. کامیون های مخزن معمولا با پوسته های عایق چند لایه طراحی می شوند تا دما و فشار هیدروژن مایع را در طول حمل و نقل ثابت نگه دارند. با این حال، این روش مستلزم هزینه های زیادی برای ساخت تانکر است و در برابر عواملی مانند تصادفات رانندگی و محدودیت های مسافت آسیب پذیر است.
دوم تحویل خط لوله است. این رویکرد بر اساس یک سیستم خط لوله انتقال هیدروژن مایع عظیم است. هیدروژن مایع توسط کارخانه تولید به سیستم خط لوله تزریق می شود و سپس از طریق خطوط لوله زیرزمینی به کارخانه یا ایستگاه سوخت گیری هیدروژن کاربر منتقل می شود. حمل و نقل خط لوله یک راه مقرون به صرفه، کارآمد و ایمن برای پاسخگویی به حمل و نقل با شدت بالا مقادیر زیادی هیدروژن است. اما در عین حال، حمل و نقل خط لوله مستلزم ساخت زیرساخت های بزرگ مقیاس است و خطرات خاصی نیز وجود دارد، بنابراین برای اطمینان از ایمنی آن، مدیریت دقیق و کار تعمیر و نگهداری لازم است.
سوم حمل و نقل کشتی است. هیدروژن مایع را می توان از طریق دریا به مناطق مختلف در سراسر جهان حمل کرد. به دلیل چگالی کم هیدروژن مایع، حمل و نقل کشتی نیاز به امکانات و فناوری های ذخیره سازی و حمل و نقل ویژه ای دارد تا از پایداری کشتی و ایمنی هیدروژن مایع اطمینان حاصل شود. حمل و نقل کشتی می تواند نیازهای حمل و نقل طولانی مدت مقدار زیادی هیدروژن مایع را برآورده کند، اما مستلزم هزینه های اقتصادی و فنی هنگفت و رعایت دقیق مقررات ایمنی دریایی و کنوانسیون های بین المللی است.

3. آیا تولید هیدروژن مایع دشوار است؟

تولید آن دشوارتر است و سختی آن در موارد زیر است:
دمای خنک کننده کم است، ظرفیت خنک کننده زیاد است و مصرف انرژی واحد بالا است.

تبدیل ارتو-پارا تبدیل هیدروژن باعث می شود که کار مورد نیاز برای مایع سازی هیدروژن بسیار بیشتر از متان، نیتروژن، هلیوم و سایر گازها باشد و گرمای پارا تبدیلی ارتو حدود 16 درصد از کار مایع سازی ایده آل آن را تشکیل می دهد.

تغییر سریع گرمای ویژه باعث می شود که سرعت صدای هیدروژن با افزایش دما به سرعت افزایش یابد. این سرعت صدای بالا باعث می شود روتور منبسط کننده هیدروژنی تنش بالایی داشته باشد و طراحی و ساخت منبسط کننده را بسیار دشوار می کند.

در دمای هیدروژن مایع، سایر ناخالصی های گاز به جز هلیوم جامد شده اند (مخصوصاً اکسیژن جامد) که ممکن است خط لوله را مسدود کرده و باعث انفجار شود.

4. صنایع کاربرد هیدروژن مایع کدامند؟

در مواردی که هیدروژن مورد نیاز است، مانند هوافضا، هوانوردی، حمل و نقل، الکترونیک، متالورژی، صنایع شیمیایی، مواد غذایی، شیشه و حتی بخش سوخت غیرنظامی، می توان از هیدروژن مایع استفاده کرد. از نظر پزشکی هیدروژن، هیدروژن مایع پزشکی می تواند هیدروژن را برای ماشین های آب غنی از هیدروژن، فنجان های آب غنی از هیدروژن و دستگاه های جذب هیدروژن در مکان های بزرگ فراهم کند. در حال حاضر پرکاربردترین حوزه هیدروژن مایع در کشور من هوافضا است.

ارزش هیدروژن مایع در زمینه ذخیره سازی هیدروژن عمدتاً در جنبه های زیر آشکار می شود. اول از همه، هیدروژن مایع به حجم کمتری نسبت به هیدروژن گازی معمولی نیاز دارد که می تواند مکان های ذخیره سازی و هزینه های حمل و نقل را تا حد زیادی کاهش دهد. ثانیاً، هیدروژن مایع از نظر کیفیت خالص‌تر است، برخلاف هیدروژن گازی که ناخالصی‌هایی مانند اکسیژن و نیتروژن تولید می‌کند که بر اثر استفاده نهایی تأثیر می‌گذارد. توسعه هیدروژن مایع در زمینه ذخیره سازی و حمل و نقل هیدروژن نیز منجر به بهبود صنعتی شدن هیدروژن و گسترش دامنه کاربرد انرژی هیدروژن در بسیاری از زمینه ها می شود.