cum se produce hidrogenul lichid?
1. Cum este hidrogen lichid produs?
Producerea hidrogenului prin metoda gazului de apă
Utilizați antracitul sau cocs ca materie primă pentru a reacționa cu vaporii de apă la temperatură ridicată pentru a obține apă gazoasă (C+H2O→CO+H2—căldură). După purificare, acesta este trecut printr-un catalizator cu vapori de apă pentru a transforma CO în CO2 (CO+H2O →CO2+H2) pentru a obține un gaz cu un conținut de hidrogen de peste 80%, apoi se presează în apă pentru a dizolva CO2, apoi se îndepărtează CO rămas printr-o soluție care conține formiat cupros (sau acetat cupros care conține hidrogen pur cu costuri mai mici, această metodă produce hidrogen pur). si are o producție mare și mai multe echipamente. Această metodă este adesea folosită în plantele de sinteză a amoniacului. Unii sintetizează și metanol din CO și H2, iar câteva locuri folosesc hidrogen mai puțin pur cu 80% hidrogen. Gazul este folosit pentru combustibil lichid artificial. Această metodă este adesea folosită în uzina experimentală chimică din Beijing și în micile plante de îngrășăminte cu azot în multe locuri.
Producția de hidrogen din gaz sintetic și gaz natural din cracarea termică a petrolului
Produsul secundar al cracării termice a petrolului produce o cantitate mare de hidrogen, care este adesea folosit în hidrogenarea benzinei, hidrogen necesar uzinelor petrochimice și de îngrășăminte. Această metodă de producere a hidrogenului este adoptată în multe țări din lume. Plantele, bazele petrochimice din zăcământul petrolier Bohai etc. folosesc această metodă pentru a produce hidrogen.
Producția de hidrogen frigorific pe gaz de cuptor de cocs
Înghețați și presurizați gazul cuptorului de cocs care a fost extras preliminar pentru a lichefia alte gaze și a lăsa hidrogen. Această metodă este folosită în câteva locuri.
Hidrogen produs secundar al electrolizei apei sărate
În industria clor-alcalină, se produce o cantitate mare de hidrogen pur, care este utilizat pentru sinteza acidului clorhidric și poate fi, de asemenea, purificat pentru a produce hidrogen obișnuit sau hidrogen pur. De exemplu, hidrogenul utilizat în a doua fabrică chimică este produsul secundar al saramurului electrolitic.
Produse secundare ale industriei berii
Când porumbul este folosit pentru a fermenta acetona și butanolul, mai mult de 1/3 din hidrogenul din gazul rezidual al fermentatorului poate produce hidrogen obișnuit (peste 97%) după purificare repetată, iar hidrogenul obișnuit poate fi răcit sub -100°C cu azot lichid. De exemplu, Beijing Brewery produce acest subprodus hidrogen, care este folosit pentru arderea produselor din cuarț și pentru unitățile externe.
2. Cum este hidrogen lichid transportat și care sunt modurile de transport
În prezent, metodele de transport al hidrogenului lichid includ în principal următoarele tipuri:
Prima este livrarea camioanelor cisterne. Această metodă utilizează cisterne special concepute pentru a transfera hidrogenul lichid de la producător la fabrica sau stația utilizatorului. Cisternele sunt de obicei proiectate cu carcase izolate cu mai multe straturi pentru a menține stabile temperatura și presiunea hidrogenului lichid în timpul transportului. Cu toate acestea, această metodă necesită costuri mari pentru a construi tancul și este vulnerabilă la factori precum accidentele de circulație și restricțiile de distanță.
Al doilea este livrarea conductei. Această abordare se bazează pe un sistem uriaș de conducte de livrare a hidrogenului lichid. Hidrogenul lichid este injectat în sistemul de conducte de către instalația de producție și apoi transportat la fabrica utilizatorului sau la stația de alimentare cu hidrogen prin conducte subterane. Transportul prin conducte este o modalitate economică, eficientă și sigură de a face față transportului de mare intensitate a cantităților mari de hidrogen. Dar, în același timp, transportul prin conducte necesită construirea unei infrastructuri pe scară largă și există anumite riscuri, așa că sunt necesare lucrări stricte de management și întreținere pentru a asigura siguranța acesteia.
Al treilea este transportul cu vaporul. Hidrogenul lichid poate fi transportat și pe mare în diferite regiuni ale lumii. Datorită densității scăzute a hidrogenului lichid, transportul navei necesită facilități și tehnologii speciale de depozitare și transport pentru a asigura stabilitatea navei și siguranța hidrogenului lichid. Transportul cu nave poate satisface nevoile de transport pe distanțe lungi ale unei cantități mari de hidrogen lichid, dar necesită costuri economice și tehnice uriașe și respectarea strictă a reglementărilor de siguranță maritimă și a convențiilor internaționale.
3. Este greu de produs hidrogenul lichid?
Este mai dificil de produs, iar dificultatea constă în următoarele puncte:
Temperatura de răcire este scăzută, capacitatea de răcire este mare și consumul de energie al unității este mare;
Orto-paraconversia hidrogenului face ca munca necesară pentru lichefierea hidrogenului să fie mult mai mare decât cea a metanului, azotului, heliului și a altor gaze, iar căldura de orto-paraconversie reprezintă aproximativ 16% din munca sa ideală de lichefiere;
Schimbarea rapidă a căldurii specifice face ca viteza sunetului hidrogenului să crească rapid odată cu creșterea temperaturii. Această viteză mare a sunetului face ca rotorul expandorului de hidrogen să suporte stres ridicat, făcând foarte dificilă proiectarea și fabricarea expanderului;
La temperatura hidrogenului lichid, alte impurități gazoase, cu excepția heliului, s-au solidificat (în special oxigenul solid), ceea ce poate bloca conducta și poate provoca o explozie.
4. Care sunt industriile de aplicare a hidrogenului lichid?
Acolo unde este nevoie de hidrogen, cum ar fi industria aerospațială, aviație, transport, electronică, metalurgie, industria chimică, alimentație, sticlă și chiar departamentele de combustibil civil, poate fi utilizat hidrogenul lichid. În ceea ce privește medicina cu hidrogen, hidrogenul lichid medical poate furniza hidrogen pentru mașinile de apă bogate în hidrogen, pahare de apă bogate în hidrogen și dispozitive de absorbție a hidrogenului în locuri mari. În prezent, cel mai utilizat domeniu de hidrogen lichid în țara mea este aerospațial.
Valoarea hidrogenului lichid în domeniul stocării hidrogenului se manifestă în principal în următoarele aspecte. În primul rând, hidrogenul lichid necesită un volum mai mic decât hidrogenul gazos obișnuit, ceea ce poate reduce foarte mult locurile de depozitare și costurile de transport. În al doilea rând, hidrogenul lichid este mai pur în calitate, spre deosebire de hidrogenul gazos, care va produce impurități precum oxigenul și azotul, care vor afecta efectul de utilizare finală. Dezvoltarea hidrogenului lichid în domeniul stocării și transportului hidrogenului este, de asemenea, propice pentru îmbunătățirea industrializării hidrogenului și extinderea domeniului de aplicare a energiei hidrogenului în multe domenii.
