hoe vloeibare waterstof wordt geproduceerd？
1. Hoe gaat het vloeibare waterstof geproduceerd?
Waterstofproductie via de watergasmethode
Gebruik antraciet of cokes als grondstof om te reageren met waterdamp bij hoge temperatuur om watergas te verkrijgen (C+H2O → CO+H2 – warmte). Na zuivering wordt het door een katalysator met waterdamp geleid om het CO om te zetten in CO2 (CO+H2O →CO2+H2) om een gas te verkrijgen met een waterstofgehalte van meer dan 80%, en het vervolgens in water te persen om CO2 op te lossen, en vervolgens het resterende CO te verwijderen via een oplossing die cuproformiaat bevat (of cuproacetaat dat ammoniak bevat). Vergeleken met zuivere waterstof heeft deze methode lagere productiekosten voor waterstof en heeft een grote output en meer apparatuur. Deze methode wordt vaak gebruikt in ammoniaksynthese-installaties. Sommige synthetiseren ook methanol uit CO en H2, en op enkele plaatsen gebruiken ze minder zuivere waterstof met 80% waterstof. Het gas wordt gebruikt voor kunstmatige vloeibare brandstof. Deze methode wordt op veel plaatsen vaak gebruikt in de Beijing Chemical Experimental Plant en kleine stikstofmestfabrieken.
Waterstofproductie uit synthetisch gas en aardgas uit het thermisch kraken van aardolie
Het bijproduct van het thermisch kraken van aardolie produceert een grote hoeveelheid waterstof, die vaak wordt gebruikt bij de hydrogenering van benzine, waterstof die nodig is voor petrochemische fabrieken en kunstmestfabrieken. Deze methode van waterstofproductie wordt in veel landen in de wereld toegepast. Planten, petrochemische bases in het Bohai-olieveld, enz. gebruiken allemaal deze methode om waterstof te produceren.
Cokesoven Gasgekoelde waterstofproductie
Bevries het cokesovengas dat voorlopig is geëxtraheerd en breng het onder druk om andere gassen vloeibaar te maken en waterstof achter te laten. Deze methode wordt op een paar plaatsen gebruikt.
Waterstofbijproduct van de elektrolyse van zout water
In de chloor-alkali-industrie wordt een grote hoeveelheid zuivere waterstof geproduceerd, die wordt gebruikt voor de synthese van zoutzuur, en deze kan ook worden gezuiverd om gewone waterstof of zuivere waterstof te produceren. De waterstof die in de tweede chemische fabriek wordt gebruikt, is bijvoorbeeld het bijproduct van elektrolytische pekel.
Bijproducten van de brouwerij-industrie
Wanneer maïs wordt gebruikt om aceton en butanol te fermenteren, kan meer dan 1/3 van de waterstof in het afgas van de vergister na herhaalde zuivering gewone waterstof produceren (meer dan 97%), en de gewone waterstof kan worden gekoeld tot onder -100°C door vloeibare stikstof. In de silicagelbuis kunnen onzuiverheden (zoals een kleine hoeveelheid N2) verder worden verwijderd om pure waterstof te produceren (meer dan 99,99%). De Beijing Brewery produceert bijvoorbeeld dit bijproduct waterstof, dat wordt gebruikt voor het bakken van kwartsproducten en voor externe eenheden.
2. Hoe gaat het vloeibare waterstof worden vervoerd en welke vervoerswijzen er zijn
Momenteel omvatten de transportmethoden van vloeibare waterstof voornamelijk de volgende typen:
De eerste is de levering van tankwagens. Bij deze methode worden speciaal ontworpen tankwagens gebruikt om vloeibare waterstof van de fabrikant naar de fabriek of het station van de gebruiker te transporteren. Tankwagens zijn meestal ontworpen met meerlaagse geïsoleerde schalen om de temperatuur en druk van vloeibare waterstof tijdens transport stabiel te houden. Deze methode vereist echter veel kosten om de tanker te bouwen en is kwetsbaar voor factoren zoals verkeersongevallen en afstandsbeperkingen.
De tweede is levering via pijpleidingen. Deze aanpak is gebaseerd op een enorm pijpleidingsysteem voor de levering van vloeibare waterstof. Vloeibare waterstof wordt door de productie-installatie in het pijpleidingsysteem geïnjecteerd en vervolgens via ondergrondse pijpleidingen naar de fabriek van de gebruiker of het waterstoftankstation getransporteerd. Transport via pijpleidingen is een economische, efficiënte en veilige manier om tegemoet te komen aan het hoge-intensieve transport van grote hoeveelheden waterstof. Maar tegelijkertijd vereist pijpleidingtransport de aanleg van grootschalige infrastructuur, en er zijn bepaalde risico's, dus strikte beheer- en onderhoudswerkzaamheden zijn vereist om de veiligheid ervan te garanderen.
De derde is het vervoer per schip. Vloeibare waterstof kan ook over zee naar verschillende regio’s in de wereld worden getransporteerd. Vanwege de lage dichtheid van vloeibare waterstof vereist het scheepstransport speciale opslag- en transportfaciliteiten en technologieën om de stabiliteit van het schip en de veiligheid van vloeibare waterstof te garanderen. Scheepstransport kan voldoen aan de transportbehoeften over lange afstanden van een grote hoeveelheid vloeibare waterstof, maar vereist enorme economische en technische kosten en strikte naleving van maritieme veiligheidsvoorschriften en internationale verdragen.
3. Is vloeibare waterstof lastig te produceren?
Het is moeilijker te produceren en de moeilijkheid ligt in de volgende punten:
De koeltemperatuur is laag, de koelcapaciteit is groot en het energieverbruik van de unit is hoog;
De ortho-paraconversie van waterstof maakt de arbeid die nodig is om waterstof vloeibaar te maken veel groter dan die van methaan, stikstof, helium en andere gassen, en de ortho-para-conversiewarmte is verantwoordelijk voor ongeveer 16% van het ideale vloeibaarmakingswerk;
De snelle verandering van soortelijke warmte zorgt ervoor dat de geluidssnelheid van waterstof snel toeneemt met de temperatuurstijging. Deze hoge geluidssnelheid zorgt ervoor dat de rotor van de waterstofexpander hoge spanningen draagt, waardoor het ontwerp en de fabricage van de expander erg moeilijk worden;
Bij de temperatuur van vloeibare waterstof zijn andere gasonzuiverheden, behalve helium, gestold (vooral vaste zuurstof), wat de pijpleiding kan verstoppen en een explosie kan veroorzaken.
4. Wat zijn de toepassingsindustrieën van vloeibare waterstof?
Waar waterstof nodig is, zoals in de ruimtevaart, luchtvaart, transport, elektronica, metallurgie, chemische industrie, voedsel-, glas- en zelfs civiele brandstofafdelingen, kan vloeibare waterstof worden gebruikt. In termen van waterstofgeneeskunde kan medische vloeibare waterstof waterstof leveren voor waterstofrijke watermachines, waterstofrijke waterbekers en waterstofabsorptie-apparaten op grote plaatsen. Momenteel is de ruimtevaart het meest gebruikte gebied van vloeibare waterstof in mijn land.
De waarde van vloeibare waterstof op het gebied van waterstofopslag komt vooral tot uiting in de volgende aspecten. Allereerst heeft vloeibare waterstof een kleiner volume nodig dan gewone gasvormige waterstof, waardoor opslagplaatsen en transportkosten sterk kunnen worden verlaagd. Ten tweede is vloeibare waterstof van zuiverdere kwaliteit, in tegenstelling tot gasvormige waterstof, die onzuiverheden zoals zuurstof en stikstof zal produceren, wat het uiteindelijke gebruikseffect zal beïnvloeden. De ontwikkeling van vloeibare waterstof op het gebied van waterstofopslag en -transport is ook bevorderlijk voor het verbeteren van de industrialisatie van waterstof en het uitbreiden van het toepassingsbereik van waterstofenergie op veel gebieden.
