как производят жидкий водород?
1. Как дела производство жидкого водорода?
Производство водорода методом водяного газа
Используйте антрацит или кокс в качестве сырья для реакции с водяным паром при высокой температуре с получением водяного газа (C+H2O→CO+H2 — тепло). После очистки его пропускают через катализатор с водяным паром для преобразования CO в CO2 (CO+H2O →CO2+H2) для получения газа с содержанием водорода более 80%, а затем прессуют его в воду для растворения CO2, а затем удаляют оставшийся CO через раствор, содержащий формиат меди (или ацетат меди, содержащий аммиак). По сравнению с чистым водородом этот метод имеет меньшую стоимость получения водорода и имеет большая производительность и больше оборудования. Этот метод часто используется на установках синтеза аммиака. Некоторые также синтезируют метанол из CO и H2, а в некоторых местах используют менее чистый водород с содержанием водорода 80%. Этот газ используется в качестве искусственного жидкого топлива. Этот метод часто используется на Пекинском химическом экспериментальном заводе и во многих местах на небольших заводах по производству азотных удобрений.
Производство водорода из синтетического газа и природного газа термического крекинга нефти
Побочный продукт термического крекинга нефти производит большое количество водорода, который часто используется при гидрировании бензина, необходимого нефтехимическим заводам и заводам по производству удобрений. Этот метод производства водорода принят во многих странах мира. Заводы, нефтехимические базы на нефтяном месторождении Бохай и т. д. используют этот метод для производства водорода.
Производство охлажденного водорода коксовым газом
Предварительно выделенный коксовый газ заморозить и сжать под давлением, чтобы сжижать другие газы и оставить водород. Этот метод используется в нескольких местах.
Водородный побочный продукт электролиза соленой воды.
В хлорщелочной промышленности производится большое количество чистого водорода, который используется для синтеза соляной кислоты, а также его можно очистить для получения обычного водорода или чистого водорода. Например, водород, используемый на втором химическом заводе, является побочным продуктом электролитического рассола.
Побочные продукты пивоваренной промышленности
Когда кукуруза используется для ферментации ацетона и бутанола, более 1/3 водорода в отходящих газах ферментера может производить обычный водород (более 97%) после повторной очистки, а обычный водород можно охлаждать до температуры ниже -100°C жидким азотом. В трубке с силикагелем примеси (например, небольшое количество N2) можно дополнительно удалить с получением чистого водорода (более 99,99%). Например, компания Beijing Brewery производит этот побочный продукт — водород, который используется для обжига кварцевых изделий и для внешних агрегатов.
2. Как дела жидкий водород перевозится и какими видами транспорта
В настоящее время способы транспортировки жидкого водорода в основном включают следующие виды:
Первый – это доставка автоцистернами. В этом методе используются специально сконструированные автоцистерны для транспортировки жидкого водорода от производителя на завод или станцию пользователя. Автоцистерны обычно имеют многослойный изолированный корпус, чтобы поддерживать стабильную температуру и давление жидкого водорода во время транспортировки. Однако этот метод требует больших затрат на постройку танкера и уязвим к таким факторам, как дорожно-транспортные происшествия и ограничения по расстоянию.
Второе – трубопроводная доставка. Этот подход основан на огромной трубопроводной системе доставки жидкого водорода. Жидкий водород впрыскивается в систему трубопроводов производственным предприятием, а затем транспортируется на завод пользователя или станцию заправки водородом по подземным трубопроводам. Трубопроводный транспорт является экономичным, эффективным и безопасным способом обеспечения высокоинтенсивной транспортировки больших объемов водорода. Но в то же время трубопроводный транспорт требует строительства масштабной инфраструктуры, и существуют определенные риски, поэтому для обеспечения его безопасности необходимы строгие работы по управлению и техническому обслуживанию.
Третье — морские перевозки. Жидкий водород также можно транспортировать по морю в различные регионы мира. Из-за низкой плотности жидкого водорода для судовых перевозок необходимы специальные складские и транспортные средства и технологии, обеспечивающие устойчивость корабля и безопасность жидкого водорода. Судовые перевозки могут удовлетворить потребности в транспортировке большого количества жидкого водорода на большие расстояния, но требуют огромных экономических и технических затрат, а также строгого соблюдения правил морской безопасности и международных конвенций.
3. Сложно ли производить жидкий водород?
Его сложнее производить, и сложность заключается в следующих моментах:
Температура охлаждения низкая, холодопроизводительность большая, а энергопотребление устройства высокое;
Орто-параконверсия водорода делает работу, необходимую для сжижения водорода, намного большей, чем работа метана, азота, гелия и других газов, а теплота орто-параконверсии составляет около 16% от его идеальной работы по сжижению;
Быстрое изменение удельной теплоемкости приводит к быстрому увеличению скорости звука в водороде с повышением температуры. Из-за такой высокой скорости звука ротор водородного детандера выдерживает большие нагрузки, что очень затрудняет проектирование и изготовление детандера;
При температуре жидкого водорода затвердевают другие газовые примеси, кроме гелия (особенно твердый кислород), что может засорить трубопровод и вызвать взрыв.
4. В каких отраслях применяется жидкий водород?
Там, где необходим водород, например, в аэрокосмической, авиационной, транспортной, электронной, металлургической, химической промышленности, пищевой, стекольной и даже гражданской топливной промышленности, можно использовать жидкий водород. С точки зрения водородной медицины, медицинский жидкий водород может обеспечить водород для машин с обогащенной водородом водой, чашек для воды с обогащенной водородом и устройств для поглощения водорода в больших местах. В настоящее время наиболее широко используемой областью жидкого водорода в моей стране является аэрокосмическая отрасль.
Ценность жидкого водорода в области хранения водорода проявляется главным образом в следующих аспектах. Прежде всего, жидкий водород требует меньшего объема, чем обычный газообразный водород, что позволяет значительно сократить места хранения и затраты на транспортировку. Во-вторых, жидкий водород более чистый по качеству, в отличие от газообразного водорода, который будет производить примеси, такие как кислород и азот, что повлияет на конечный эффект использования. Развитие жидкого водорода в области хранения и транспортировки водорода также способствует улучшению индустриализации водорода и расширению диапазона применения водородной энергетики во многих областях.
