ako sa vyrába kvapalný vodík?
1. Ako je vyrobený kvapalný vodík?
Výroba vodíka metódou vodného plynu
Použite antracit alebo koks ako surovinu na reakciu s vodnou parou pri vysokej teplote na získanie vodného plynu (C+H2O→CO+H2-teplo). Po vyčistení prechádza cez katalyzátor s vodnou parou, aby sa CO premenil na CO2 (CO+H2O →CO2+H2), aby sa získal plyn s obsahom vodíka vyšším ako 80 %, a potom sa stlačí do vody, aby sa rozpustil CO2, a potom sa zvyšný CO odstráni cez roztok obsahujúci mravčan meďný (alebo octan meďný obsahujúci amoniak) V porovnaní s čistým vodíkom má tento spôsob nižšie náklady na výrobu vodíka veľký výkon a viac vybavenia. Táto metóda sa často používa v závodoch na syntézu amoniaku. Niektorí tiež syntetizujú metanol z CO a H2 a na niekoľkých miestach sa používa menej čistého vodíka s 80 % vodíka. Plyn sa používa na umelé kvapalné palivo. Táto metóda sa často používa v chemických experimentálnych závodoch v Pekingu a malých závodoch na výrobu dusíkatých hnojív na mnohých miestach.
Výroba vodíka zo syntetického plynu a zemného plynu z tepelného krakovania ropy
Vedľajší produkt tepelného krakovania ropy produkuje veľké množstvo vodíka, ktorý sa často používa pri hydrogenácii benzínu, vodík, ktorý potrebujú petrochemické závody a závody na výrobu hnojív. Tento spôsob výroby vodíka je prijatý v mnohých krajinách sveta. Závody, petrochemické základne v ropnom poli Bohai atď. všetky používajú túto metódu na výrobu vodíka.
Výroba chladeného vodíka v koksárenskom plyne
Zmrazte a natlakujte koksárenský plyn, ktorý bol predbežne extrahovaný, aby sa skvapalnili ostatné plyny a zostal vodík. Táto metóda sa používa na niekoľkých miestach.
Vodíkový vedľajší produkt elektrolýzy slanej vody
V chlór-alkalickom priemysle sa vyrába veľké množstvo čistého vodíka, ktorý sa používa na syntézu kyseliny chlorovodíkovej a možno ho čistiť aj na obyčajný vodík alebo čistý vodík. Napríklad vodík používaný v druhom chemickom závode je vedľajším produktom elektrolytickej soľanky.
Vedľajšie produkty pivovarníckeho priemyslu
Keď sa kukurica používa na fermentáciu acetónu a butanolu, viac ako 1/3 vodíka v odpadovom plyne fermentora môže po opakovanom čistení produkovať obyčajný vodík (nad 97 %) a obyčajný vodík môže byť ochladený pod -100 °C kvapalným dusíkom V skúmavke so silikagélom sa nečistoty (napríklad malé množstvo N2) môžu ďalej odstrániť, aby sa vytvoril čistý vodík 99 %.99.99. Napríklad pivovar Beijing Brewery vyrába tento vedľajší produkt vodík, ktorý sa používa na vypaľovanie produktov z kremeňa a na externé jednotky.
2. Ako je kvapalný vodík prepravované a aké sú spôsoby dopravy
V súčasnosti spôsoby prepravy kvapalného vodíka zahŕňajú najmä tieto typy:
Prvým je dodávka autocisterien. Táto metóda využíva špeciálne navrhnuté cisternové vozidlá na prepravu kvapalného vodíka od výrobcu do továrne alebo stanice používateľa. Cisternové vozidlá sú zvyčajne navrhnuté s viacvrstvovými izolovanými plášťami, aby sa teplota a tlak kvapalného vodíka počas prepravy udržiavali stabilné. Táto metóda si však vyžaduje veľa nákladov na stavbu tankera a je náchylná na faktory, ako sú dopravné nehody a obmedzenia vzdialenosti.
Druhým je dodávka potrubím. Tento prístup je založený na obrovskom potrubnom systéme na dodávku kvapalného vodíka. Kvapalný vodík je vstrekovaný do potrubného systému výrobným závodom a potom je prepravovaný do továrne užívateľa alebo do čerpacej stanice vodíka podzemným potrubím. Potrubná preprava je ekonomický, efektívny a bezpečný spôsob, ako splniť vysokointenzívnu prepravu veľkého množstva vodíka. Potrubná doprava si však zároveň vyžaduje vybudovanie rozsiahlej infraštruktúry a existujú určité riziká, takže na zaistenie jej bezpečnosti sú potrebné prísne riadiace a údržbárske práce.
Treťou je lodná doprava. Kvapalný vodík sa môže prepravovať aj po mori do rôznych oblastí sveta. Kvôli nízkej hustote kvapalného vodíka si lodná preprava vyžaduje špeciálne skladovacie a prepravné zariadenia a technológie na zabezpečenie stability lode a bezpečnosti kvapalného vodíka. Lodná preprava môže uspokojiť potreby prepravy veľkého množstva kvapalného vodíka na veľké vzdialenosti, vyžaduje si však obrovské ekonomické a technické náklady a prísne dodržiavanie predpisov o námornej bezpečnosti a medzinárodných dohovorov.
3. Je ťažké vyrobiť kvapalný vodík?
Je náročnejšie na výrobu a problém spočíva v nasledujúcich bodoch:
Teplota chladenia je nízka, kapacita chladenia je veľká a spotreba energie jednotky je vysoká;
Ortoparakonverzia vodíka robí prácu potrebnú na skvapalnenie vodíka oveľa väčšou ako práca metánu, dusíka, hélia a iných plynov a ortoparakonverzné teplo predstavuje asi 16 % jeho ideálnej skvapalňovacej práce;
Rýchla zmena špecifického tepla spôsobuje, že rýchlosť zvuku vodíka sa rýchlo zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Táto vysoká rýchlosť zvuku spôsobuje, že rotor vodíkového expandéra je veľmi namáhaný, čo veľmi sťažuje konštrukciu a výrobu expandéra;
Pri teplote kvapalného vodíka stuhli iné plynné nečistoty okrem hélia (najmä tuhý kyslík), čo môže zablokovať potrubie a spôsobiť výbuch.
4. Aké sú odvetvia aplikácie kvapalného vodíka?
Tam, kde je potrebný vodík, ako je letectvo, letectvo, doprava, elektronika, hutníctvo, chemický priemysel, potravinárstvo, sklárstvo a dokonca aj civilné palivové oddelenia, možno použiť kvapalný vodík. Pokiaľ ide o vodíkovú medicínu, lekársky kvapalný vodík môže poskytnúť vodík pre vodné stroje bohaté na vodík, vodné poháre bohaté na vodík a zariadenia na absorpciu vodíka na veľkých miestach. V súčasnosti je najpoužívanejšou oblasťou kvapalného vodíka v mojej krajine letectvo.
Hodnota kvapalného vodíka v oblasti skladovania vodíka sa prejavuje najmä v nasledujúcich aspektoch. Po prvé, kvapalný vodík vyžaduje menší objem ako bežný plynný vodík, čo môže výrazne znížiť skladovacie priestory a náklady na dopravu. Po druhé, kvapalný vodík je kvalitnejší, na rozdiel od plynného vodíka, ktorý produkuje nečistoty ako kyslík a dusík, čo ovplyvní konečný efekt použitia. Vývoj kvapalného vodíka v oblasti skladovania a prepravy vodíka tiež prispieva k zlepšeniu industrializácie vodíka a rozšíreniu aplikačného rozsahu vodíkovej energie v mnohých oblastiach.
