come viene prodotto l'idrogeno liquido？
1. Com'è idrogeno liquido prodotto?
Produzione di idrogeno con il metodo del gas d'acqua
Utilizzare antracite o coke come materia prima per reagire con il vapore acqueo ad alta temperatura per ottenere gas d'acqua (C+H2O→CO+H2—calore). Dopo la purificazione, viene fatto passare attraverso un catalizzatore con vapore acqueo per convertire la CO in CO2 (CO+H2O →CO2+H2) per ottenere un gas con un contenuto di idrogeno superiore all'80%, quindi pressarlo in acqua per dissolvere la CO2, quindi rimuovere la CO rimanente attraverso una soluzione contenente formiato rameoso (o acetato rameoso contenente ammoniaca). Rispetto all'idrogeno puro, questo metodo ha un costo inferiore di produzione dell'idrogeno e ha una grande produzione e più attrezzature. Questo metodo è spesso utilizzato negli impianti di sintesi dell'ammoniaca. Alcuni sintetizzano anche il metanolo da CO e H2, e alcuni luoghi utilizzano idrogeno meno puro con l'80% di idrogeno. Il gas viene utilizzato per il combustibile liquido artificiale. Questo metodo viene spesso utilizzato nell'impianto chimico sperimentale di Pechino e in piccoli impianti di fertilizzanti azotati in molti luoghi.
Produzione di idrogeno da gas sintetico e gas naturale da cracking termico del petrolio
Il sottoprodotto del cracking termico del petrolio produce una grande quantità di idrogeno, che viene spesso utilizzato nell'idrogenazione della benzina, idrogeno richiesto dagli impianti petrolchimici e di fertilizzanti. Questo metodo di produzione dell’idrogeno è adottato in molti paesi del mondo. Gli impianti, le basi petrolchimiche nel giacimento petrolifero di Bohai, ecc. utilizzano tutti questo metodo per produrre idrogeno.
Produzione di idrogeno refrigerato a gas da cokeria
Congelare e pressurizzare il gas di cokeria che è stato preliminarmente estratto per liquefare altri gas e lasciare idrogeno. Questo metodo è utilizzato in alcuni posti.
Sottoprodotto dell'idrogeno dell'elettrolisi dell'acqua salata
Nell'industria dei cloro-alcali viene prodotta una grande quantità di idrogeno puro, che viene utilizzato per la sintesi dell'acido cloridrico e può anche essere purificato per produrre idrogeno ordinario o idrogeno puro. Ad esempio, l'idrogeno utilizzato nel secondo impianto chimico è il sottoprodotto della salamoia elettrolitica.
Sottoprodotti dell'industria della birra
Quando il mais viene utilizzato per fermentare acetone e butanolo, più di 1/3 dell'idrogeno nel gas di scarico del fermentatore può produrre idrogeno ordinario (oltre il 97%) dopo ripetute purificazioni e l'idrogeno ordinario può essere raffreddato fino a -100°C mediante azoto liquido. Nel tubo di gel di silice, le impurità (come una piccola quantità di N2) possono essere ulteriormente rimosse per produrre idrogeno puro (oltre il 99,99%). Ad esempio, la fabbrica di birra di Pechino produce questo sottoprodotto idrogeno, che viene utilizzato per la cottura di prodotti al quarzo e per unità esterne.
2. Com'è idrogeno liquido trasportati e quali sono le modalità di trasporto
Allo stato attuale, i metodi di trasporto dell'idrogeno liquido comprendono principalmente i seguenti tipi:
Il primo è la consegna tramite camion cisterna. Questo metodo utilizza autocisterne appositamente progettate per trasferire l’idrogeno liquido dal produttore alla fabbrica o stazione dell’utente. Le autocisterne sono generalmente progettate con gusci isolati multistrato per mantenere stabili la temperatura e la pressione dell'idrogeno liquido durante il trasporto. Tuttavia, questo metodo richiede costi elevati per costruire la cisterna ed è vulnerabile a fattori quali incidenti stradali e restrizioni sulla distanza.
Il secondo è la consegna del gasdotto. Questo approccio si basa su un enorme sistema di condutture per la distribuzione di idrogeno liquido. L’idrogeno liquido viene iniettato nel sistema di tubazioni dall’impianto di produzione e quindi trasportato alla fabbrica dell’utente o alla stazione di rifornimento di idrogeno attraverso condotte sotterranee. Il trasporto tramite condotte è un modo economico, efficiente e sicuro per soddisfare il trasporto ad alta intensità di grandi quantità di idrogeno. Ma allo stesso tempo, il trasporto tramite gasdotti richiede la costruzione di infrastrutture su larga scala e presenta alcuni rischi, quindi sono necessari rigorosi lavori di gestione e manutenzione per garantirne la sicurezza.
Il terzo è il trasporto navale. L’idrogeno liquido può anche essere trasportato via mare in varie regioni del mondo. A causa della bassa densità dell’idrogeno liquido, il trasporto navale richiede speciali strutture e tecnologie di stoccaggio e trasporto per garantire la stabilità della nave e la sicurezza dell’idrogeno liquido. Il trasporto navale può soddisfare le esigenze di trasporto a lunga distanza di una grande quantità di idrogeno liquido, ma richiede enormi costi economici e tecnici e un rigoroso rispetto delle norme di sicurezza marittima e delle convenzioni internazionali.
3. L’idrogeno liquido è difficile da produrre?
È più difficile da produrre e la difficoltà risiede nei seguenti punti:
La temperatura di raffreddamento è bassa, la capacità di raffreddamento è elevata e il consumo energetico dell'unità è elevato;
L'orto-paraconversione dell'idrogeno rende il lavoro richiesto per liquefare l'idrogeno molto maggiore di quello del metano, dell'azoto, dell'elio e di altri gas, e il calore dell'orto-paraconversione rappresenta circa il 16% del suo lavoro di liquefazione ideale;
Il rapido cambiamento del calore specifico fa sì che la velocità del suono dell'idrogeno aumenti rapidamente con l'aumento della temperatura. Questa elevata velocità del suono fa sì che il rotore dell'espansore di idrogeno sopporti elevate sollecitazioni, rendendo molto difficile la progettazione e la produzione dell'espansore;
Alla temperatura dell'idrogeno liquido si sono solidificate altre impurità gassose, ad eccezione dell'elio (soprattutto l'ossigeno solido), che potrebbero bloccare la tubazione e provocare un'esplosione.
4. Quali sono i settori applicativi dell’idrogeno liquido?
Laddove è necessario l’idrogeno, come nei settori aerospaziale, aeronautico, dei trasporti, dell’elettronica, della metallurgia, dell’industria chimica, alimentare, del vetro e persino dei combustibili civili, è possibile utilizzare l’idrogeno liquido. In termini di medicina dell’idrogeno, l’idrogeno liquido medico può fornire idrogeno per macchine ad acqua ricca di idrogeno, tazze per acqua ricca di idrogeno e dispositivi di assorbimento dell’idrogeno in grandi spazi. Al momento, il settore dell’idrogeno liquido più utilizzato nel mio Paese è quello aerospaziale.
Il valore dell'idrogeno liquido nel campo dello stoccaggio dell'idrogeno si manifesta principalmente nei seguenti aspetti. Innanzitutto, l’idrogeno liquido richiede un volume inferiore rispetto al normale idrogeno gassoso, il che può ridurre notevolmente i luoghi di stoccaggio e i costi di trasporto. In secondo luogo, l’idrogeno liquido è di qualità più pura, a differenza dell’idrogeno gassoso, che produrrà impurità come ossigeno e azoto, che influenzeranno l’effetto dell’uso finale. Lo sviluppo dell’idrogeno liquido nel campo dello stoccaggio e del trasporto dell’idrogeno contribuisce anche a migliorare l’industrializzazione dell’idrogeno e ad espandere la gamma di applicazioni dell’energia dell’idrogeno in molti campi.
