comment l'hydrogène liquide est produit ?
1. Comment est hydrogène liquide produit?
Production d'hydrogène par méthode eau-gaz
Utilisez de l'anthracite ou du coke comme matière première pour réagir avec la vapeur d'eau à haute température afin d'obtenir de l'eau gazeuse (C+H2O→CO+H2—chaleur). Après purification, il est passé à travers un catalyseur avec de la vapeur d'eau pour convertir le CO en CO2 (CO+H2O →CO2+H2) pour obtenir un gaz avec une teneur en hydrogène de plus de 80 %, puis le presser dans l'eau pour dissoudre le CO2, puis éliminer le CO restant à travers une solution contenant du formiate cuivreux (ou de l'acétate cuivreux contenant de l'ammoniac). Par rapport à l'hydrogène pur, cette méthode a un coût de production d'hydrogène inférieur et a un grand sortie et plus d'équipement. Cette méthode est souvent utilisée dans les usines de synthèse d’ammoniac. Certains synthétisent également du méthanol à partir de CO et de H2, et quelques endroits utilisent de l'hydrogène moins pur avec 80 % d'hydrogène. Le gaz est utilisé comme carburant liquide artificiel. Cette méthode est souvent utilisée dans l’usine chimique expérimentale de Pékin et dans les petites usines d’engrais azotés dans de nombreux endroits.
Production d'hydrogène à partir de gaz synthétique et de gaz naturel issu du craquage thermique du pétrole
Le sous-produit du craquage thermique du pétrole produit une grande quantité d’hydrogène, qui est souvent utilisée dans l’hydrogénation de l’essence, hydrogène requis par les usines pétrochimiques et d’engrais. Cette méthode de production d’hydrogène est adoptée dans de nombreux pays du monde. Les usines, les bases pétrochimiques du champ pétrolifère de Bohai, etc. utilisent toutes cette méthode pour produire de l'hydrogène.
Production d'hydrogène réfrigérée au gaz de four à coke
Congeler et pressuriser le gaz de cokerie préalablement extrait pour liquéfier les autres gaz et laisser de l'hydrogène. Cette méthode est utilisée à quelques endroits.
Sous-produit d'hydrogène de l'électrolyse de l'eau salée
Dans l'industrie du chlore-alcali, une grande quantité d'hydrogène pur est produite, qui est utilisée pour la synthèse de l'acide chlorhydrique, et elle peut également être purifiée pour produire de l'hydrogène ordinaire ou de l'hydrogène pur. Par exemple, l’hydrogène utilisé dans la deuxième usine chimique est le sous-produit de la saumure électrolytique.
Sous-produits de l'industrie brassicole
Lorsque le maïs est utilisé pour fermenter l'acétone et le butanol, plus d'un tiers de l'hydrogène présent dans les gaz résiduaires du fermenteur peut produire de l'hydrogène ordinaire (au-dessus de 97 %) après une purification répétée, et l'hydrogène ordinaire peut être refroidi en dessous de -100 °C par l'azote liquide. Dans le tube de gel de silice, les impuretés (telles qu'une petite quantité de N2) peuvent être davantage éliminées pour produire de l'hydrogène pur (plus de 99,99 %). Par exemple, la brasserie de Pékin produit de l'hydrogène, un sous-produit, qui est utilisé pour la cuisson de produits en quartz et pour les unités externes.
2. Comment est hydrogène liquide transportés et quels sont les modes de transport
À l'heure actuelle, les méthodes de transport de l'hydrogène liquide comprennent principalement les types suivants :
Le premier est la livraison par camion-citerne. Cette méthode utilise des camions-citernes spécialement conçus pour transférer l’hydrogène liquide du fabricant à l’usine ou à la station de l’utilisateur. Les camions-citernes sont généralement conçus avec des coques isolées multicouches pour maintenir la température et la pression de l'hydrogène liquide stables pendant le transport. Cependant, cette méthode nécessite des coûts élevés pour construire le pétrolier et est vulnérable à des facteurs tels que les accidents de la circulation et les restrictions de distance.
Le deuxième est la livraison par pipeline. Cette approche repose sur un énorme système de pipelines de livraison d’hydrogène liquide. L’hydrogène liquide est injecté dans le système de canalisations par l’usine de production, puis transporté jusqu’à l’usine de l’utilisateur ou à la station de ravitaillement en hydrogène via des canalisations souterraines. Le transport par pipeline est un moyen économique, efficace et sûr de répondre au transport à haute intensité de grandes quantités d’hydrogène. Mais dans le même temps, le transport par pipeline nécessite la construction d'infrastructures à grande échelle et comporte certains risques, c'est pourquoi des travaux de gestion et d'entretien stricts sont nécessaires pour assurer sa sécurité.
Le troisième est le transport maritime. L’hydrogène liquide peut également être transporté par voie maritime vers diverses régions du monde. En raison de la faible densité de l'hydrogène liquide, le transport maritime nécessite des installations et des technologies spéciales de stockage et de transport pour garantir la stabilité du navire et la sécurité de l'hydrogène liquide. Le transport maritime peut répondre aux besoins de transport sur de longues distances d'une grande quantité d'hydrogène liquide, mais il nécessite d'énormes coûts économiques et techniques et le strict respect des réglementations de sécurité maritime et des conventions internationales.
3. L’hydrogène liquide est-il difficile à produire ?
Il est plus difficile à réaliser, et la difficulté réside dans les points suivants :
La température de refroidissement est basse, la capacité de refroidissement est grande et la consommation d'énergie unitaire est élevée ;
L'ortho-paraconversion de l'hydrogène rend le travail nécessaire pour liquéfier l'hydrogène bien supérieur à celui du méthane, de l'azote, de l'hélium et d'autres gaz, et la chaleur d'ortho-paraconversion représente environ 16 % de son travail de liquéfaction idéal ;
Le changement rapide de la chaleur spécifique entraîne une augmentation rapide de la vitesse du son de l’hydrogène avec l’augmentation de la température. Cette vitesse sonore élevée fait que le rotor du détendeur à hydrogène supporte des contraintes élevées, ce qui rend la conception et la fabrication du détendeur très difficiles ;
A la température de l'hydrogène liquide, d'autres impuretés gazeuses, à l'exception de l'hélium, se sont solidifiées (notamment l'oxygène solide), ce qui peut bloquer le pipeline et provoquer une explosion.
4. Quelles sont les industries d’application de l’hydrogène liquide ?
Là où l’hydrogène est nécessaire, comme dans l’aérospatiale, l’aviation, les transports, l’électronique, la métallurgie, l’industrie chimique, l’alimentation, le verre et même les services de carburant civil, l’hydrogène liquide peut être utilisé. En termes de médecine de l'hydrogène, l'hydrogène liquide médical peut fournir de l'hydrogène aux machines à eau riches en hydrogène, aux gobelets d'eau riches en hydrogène et aux dispositifs d'absorption d'hydrogène dans les grands endroits. À l'heure actuelle, le domaine de l'hydrogène liquide le plus utilisé en Chine est l'aérospatiale.
La valeur de l’hydrogène liquide dans le domaine du stockage de l’hydrogène se manifeste principalement dans les aspects suivants. Tout d’abord, l’hydrogène liquide nécessite un volume plus petit que l’hydrogène gazeux ordinaire, ce qui peut réduire considérablement les lieux de stockage et les coûts de transport. Deuxièmement, l'hydrogène liquide est de qualité plus pure, contrairement à l'hydrogène gazeux, qui produira des impuretés telles que l'oxygène et l'azote, ce qui affectera l'effet d'utilisation final. Le développement de l'hydrogène liquide dans le domaine du stockage et du transport de l'hydrogène favorise également l'amélioration de l'industrialisation de l'hydrogène et l'élargissement de la gamme d'applications de l'énergie hydrogène dans de nombreux domaines.
