kā rodas šķidrais ūdeņradis?
1. Kā ir ražots šķidrais ūdeņradis?
Ūdeņraža iegūšana ar ūdensgāzes metodi
Izmantot antracītu vai koksu kā izejvielu, lai augstā temperatūrā reaģētu ar ūdens tvaikiem, lai iegūtu ūdens gāzi (C+H2O→CO+H2—siltums). Pēc attīrīšanas tas tiek izvadīts caur katalizatoru ar ūdens tvaikiem, lai CO pārvērstu par CO2 (CO+H2O →CO2+H2), lai iegūtu gāzi ar ūdeņraža saturu vairāk nekā 80%, un pēc tam to iespiež ūdenī, lai izšķīdinātu CO2, un pēc tam noņem atlikušo CO caur šķīdumu, kas satur vara formiātu (vai vara acetātu, kas satur amonjaku). izlaide un vairāk aprīkojuma. Šo metodi bieži izmanto amonjaka sintēzes iekārtās. Daži arī sintezē metanolu no CO un H2, un dažās vietās izmanto mazāk tīra ūdeņraža ar 80% ūdeņraža. Gāzi izmanto mākslīgai šķidrajai degvielai. Šo metodi bieži izmanto Pekinas ķīmiskajā eksperimentālajā rūpnīcā un mazās slāpekļa mēslojuma rūpnīcās daudzās vietās.
Ūdeņraža ražošana no sintētiskās gāzes un dabasgāzes no naftas termiskā krekinga
Naftas termiskās krekinga blakusprodukts rada lielu daudzumu ūdeņraža, ko bieži izmanto benzīna hidrogenēšanai, ūdeņradi, kas nepieciešams naftas ķīmijas un mēslošanas rūpnīcām. Šī ūdeņraža ražošanas metode ir pieņemta daudzās pasaules valstīs. Iekārtas, naftas ķīmijas bāzes Bohai naftas laukā utt. izmanto šo metodi ūdeņraža ražošanai.
Koksa krāsns gāzes atdzesēta ūdeņraža ražošana
Sasaldē un saspiediet koksa krāsns gāzi, kas ir iepriekš ekstrahēta, lai sašķidrinātu citas gāzes un atstātu ūdeņradi. Šo metodi izmanto dažās vietās.
Ūdeņradis sālsūdens elektrolīzes blakusprodukts
Hlora-sārmu rūpniecībā tiek ražots liels daudzums tīra ūdeņraža, ko izmanto sālsskābes sintēzei, un to var arī attīrīt, lai iegūtu parastu ūdeņradi vai tīru ūdeņradi. Piemēram, otrajā ķīmiskajā rūpnīcā izmantotais ūdeņradis ir elektrolītiskā sālījuma blakusprodukts.
Alus ražošanas blakusprodukti
Ja kukurūzu izmanto acetona un butanola raudzēšanai, vairāk nekā 1/3 no ūdeņraža fermentatora izplūdes gāzēs pēc atkārtotas attīrīšanas var radīt parasto ūdeņradi (virs 97%), un parasto ūdeņradi var atdzesēt līdz -100°C ar šķidro slāpekli Silikagēla mēģenē piemaisījumi (piemēram, neliels daudzums ūdeņraža var izdalīties, lai radītu N2). 99,99%). Piemēram, Pekinas alus darītava ražo šo blakusproduktu ūdeņradi, ko izmanto kvarca izstrādājumu apdedzināšanai un ārējām vienībām.
2. Kā ir šķidrais ūdeņradis transportē un kādi ir transporta veidi
Pašlaik šķidrā ūdeņraža transportēšanas metodes galvenokārt ietver šādus veidus:
Pirmā ir autocisternu piegāde. Šī metode izmanto speciāli izstrādātas autocisternas, lai pārsūtītu šķidro ūdeņradi no ražotāja uz lietotāja rūpnīcu vai staciju. Autocisternas parasti ir konstruētas ar daudzslāņu izolētiem apvalkiem, lai transportēšanas laikā saglabātu stabilu šķidrā ūdeņraža temperatūru un spiedienu. Tomēr šī metode prasa lielas izmaksas, lai izveidotu tankkuģi, un tā ir neaizsargāta pret tādiem faktoriem kā satiksmes negadījumi un attāluma ierobežojumi.
Otrais ir cauruļvadu piegāde. Šīs pieejas pamatā ir milzīga šķidrā ūdeņraža piegādes cauruļvadu sistēma. Šķidrais ūdeņradis tiek ievadīts cauruļvadu sistēmā no ražotnes, un pēc tam pa pazemes cauruļvadiem tiek transportēts uz lietotāja rūpnīcu vai ūdeņraža uzpildes staciju. Cauruļvadu transportēšana ir ekonomisks, efektīvs un drošs veids, kā nodrošināt liela ūdeņraža daudzuma augstas intensitātes transportēšanu. Bet tajā pašā laikā cauruļvadu transportēšanai ir nepieciešama liela mēroga infrastruktūras izbūve, un pastāv zināmi riski, tāpēc, lai nodrošinātu tās drošību, ir nepieciešami stingri apsaimniekošanas un uzturēšanas darbi.
Trešais ir kuģu pārvadājumi. Šķidru ūdeņradi var transportēt arī pa jūru uz dažādiem pasaules reģioniem. Tā kā šķidrā ūdeņraža blīvums ir zems, kuģu transportēšanai ir nepieciešamas īpašas uzglabāšanas un transportēšanas iekārtas un tehnoloģijas, lai nodrošinātu kuģa stabilitāti un šķidrā ūdeņraža drošību. Kuģu pārvadājumi var apmierināt liela daudzuma šķidrā ūdeņraža pārvadāšanas vajadzības lielos attālumos, taču tas prasa milzīgas ekonomiskās un tehniskās izmaksas, kā arī stingru jūras drošības noteikumu un starptautisko konvenciju ievērošanu.
3. Vai šķidro ūdeņradi ir grūti ražot?
To ir grūtāk ražot, un grūtības slēpjas šādos punktos:
Dzesēšanas temperatūra ir zema, dzesēšanas jauda ir liela un vienības enerģijas patēriņš ir augsts;
Ūdeņraža ortoparakonversija padara ūdeņraža sašķidrināšanai nepieciešamo darbu daudz lielāku nekā metāna, slāpekļa, hēlija un citu gāzu darbu, un ortoparakonversijas siltums veido aptuveni 16% no tā ideālā sašķidrināšanas darba;
Straujas īpatnējā siltuma maiņa izraisa ūdeņraža skaņas ātruma strauju pieaugumu, paaugstinoties temperatūrai. Šis lielais skaņas ātrums liek ūdeņraža paplašinātāja rotoram izturēt lielu slodzi, padarot paplašinātāja konstrukciju un ražošanu ļoti sarežģītu;
Šķidrā ūdeņraža temperatūrā citi gāzes piemaisījumi, izņemot hēliju, ir sacietējuši (īpaši cietais skābeklis), kas var bloķēt cauruļvadu un izraisīt sprādzienu.
4. Kādas ir šķidrā ūdeņraža pielietojuma nozares?
Ja nepieciešams ūdeņradis, piemēram, aviācijā, aviācijā, transportā, elektronikā, metalurģijā, ķīmiskajā rūpniecībā, pārtikas, stikla un pat civilās degvielas nodaļās, var izmantot šķidro ūdeņradi. Runājot par ūdeņraža medicīnu, medicīniskais šķidrais ūdeņradis var nodrošināt ūdeņradi ar ūdeņradi bagātām ūdens iekārtām, ar ūdeņradi bagātām ūdens krūzēm un ūdeņraža absorbcijas ierīcēm lielās vietās. Pašlaik manā valstī visplašāk izmantotā šķidrā ūdeņraža joma ir kosmosa aviācija.
Šķidrā ūdeņraža vērtība ūdeņraža uzglabāšanas jomā galvenokārt izpaužas šādos aspektos. Pirmkārt, šķidrajam ūdeņradim ir nepieciešams mazāks tilpums nekā parastajam gāzveida ūdeņradim, kas var ievērojami samazināt uzglabāšanas vietas un transportēšanas izmaksas. Otrkārt, šķidrais ūdeņradis ir tīrāks pēc kvalitātes, atšķirībā no gāzveida ūdeņraža, kas radīs tādus piemaisījumus kā skābeklis un slāpeklis, kas ietekmēs gala lietošanas efektu. Šķidrā ūdeņraža attīstība ūdeņraža uzglabāšanas un transportēšanas jomā veicina arī ūdeņraža industrializācijas uzlabošanu un ūdeņraža enerģijas pielietojuma klāsta paplašināšanu daudzās jomās.
