hydro lỏng được sản xuất như thế nào?
1. Thế nào rồi hydro lỏng được tạo ra?
Sản xuất hydro bằng phương pháp khí nước
Sử dụng than antraxit hoặc than cốc làm nguyên liệu thô để phản ứng với hơi nước ở nhiệt độ cao để thu được khí nước (C+H2O→CO+H2—nhiệt). Sau khi tinh chế, nó được đưa qua chất xúc tác có hơi nước để chuyển CO thành CO2 (CO+H2O →CO2+H2) để thu được khí có hàm lượng hydro trên 80%, sau đó ép vào nước để hòa tan CO2, sau đó loại bỏ CO còn lại thông qua dung dịch chứa formate dạng cốc (hoặc axetat dạng cốc có chứa amoniac) So với hydro nguyên chất, phương pháp này có chi phí sản xuất hydro thấp hơn và có sản lượng lớn và nhiều thiết bị hơn. Phương pháp này thường được sử dụng trong các nhà máy tổng hợp amoniac. Một số còn tổng hợp metanol từ CO và H2, một số nơi sử dụng ít hydro tinh khiết hơn với 80% hydro. Khí được sử dụng làm nhiên liệu lỏng nhân tạo. Phương pháp này thường được sử dụng ở Nhà máy thí nghiệm hóa học Bắc Kinh và các nhà máy phân bón nitơ nhỏ ở nhiều nơi.
Sản xuất hydro từ khí tổng hợp và khí tự nhiên từ phản ứng nhiệt phân dầu mỏ
Sản phẩm phụ của quá trình Cracking nhiệt dầu mỏ tạo ra một lượng lớn hydro, thường được sử dụng trong quá trình hydro hóa xăng, hydro theo yêu cầu của các nhà máy hóa dầu và phân bón. Phương pháp sản xuất hydro này được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. Các nhà máy, cơ sở hóa dầu ở Mỏ dầu Bột Hải, v.v. đều sử dụng phương pháp này để sản xuất hydro.
Sản xuất hydro lạnh bằng lò than cốc
Làm đông lạnh và tạo áp suất khí lò cốc đã được chiết sơ bộ để hóa lỏng các loại khí khác và để lại hydro. Phương pháp này được sử dụng ở một số nơi.
Sản phẩm phụ hydro của quá trình điện phân nước muối
Trong ngành công nghiệp clo-kiềm, một lượng lớn hydro tinh khiết được sản xuất, được sử dụng để tổng hợp axit clohydric, và nó cũng có thể được tinh chế để tạo ra hydro thông thường hoặc hydro tinh khiết. Ví dụ, hydro được sử dụng trong nhà máy hóa chất thứ hai là sản phẩm phụ của nước muối điện phân.
Sản phẩm phụ của ngành sản xuất bia
Khi ngô được sử dụng để lên men axeton và butanol, hơn 1/3 lượng hydro trong khí thải của máy lên men có thể tạo ra hydro thông thường (trên 97%) sau khi tinh chế nhiều lần và hydro thông thường có thể được làm lạnh xuống dưới -100°C bằng nitơ lỏng. Trong ống silica gel, các tạp chất (chẳng hạn như một lượng nhỏ N2) có thể được loại bỏ thêm để tạo ra hydro tinh khiết (hơn 99,99%). Ví dụ, Nhà máy bia Bắc Kinh sản xuất ra sản phẩm phụ hydro này, được sử dụng để nung các sản phẩm thạch anh và cho các thiết bị bên ngoài.
2. Thế nào rồi hydro lỏng vận chuyển và các phương thức vận chuyển là gì
Hiện nay, các phương thức vận chuyển hydro lỏng chủ yếu bao gồm các loại sau:
Đầu tiên là việc giao hàng bằng xe bồn. Phương pháp này sử dụng xe bồn được thiết kế đặc biệt để vận chuyển hydro lỏng từ nhà sản xuất đến nhà máy hoặc trạm của người sử dụng. Xe bồn thường được thiết kế với lớp vỏ cách nhiệt nhiều lớp để giữ nhiệt độ và áp suất của hydro lỏng ổn định trong quá trình vận chuyển. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi nhiều chi phí để chế tạo tàu chở dầu và dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như tai nạn giao thông và hạn chế về khoảng cách.
Thứ hai là phân phối đường ống. Cách tiếp cận này dựa trên hệ thống đường ống cung cấp hydro lỏng khổng lồ. Hydro lỏng được nhà máy sản xuất bơm vào hệ thống đường ống, sau đó được vận chuyển đến nhà máy hoặc trạm tiếp nhiên liệu hydro của người sử dụng thông qua đường ống ngầm. Vận chuyển đường ống là một cách tiết kiệm, hiệu quả và an toàn để đáp ứng việc vận chuyển cường độ cao một lượng lớn hydro. Nhưng đồng thời, vận tải đường ống đòi hỏi phải xây dựng cơ sở hạ tầng quy mô lớn và tiềm ẩn những rủi ro nhất định nên cần có công tác quản lý, bảo trì chặt chẽ để đảm bảo an toàn.
Thứ ba là vận chuyển bằng tàu biển. Hydro lỏng cũng có thể được vận chuyển bằng đường biển đến nhiều khu vực khác nhau trên thế giới. Do mật độ hydro lỏng thấp, việc vận chuyển bằng tàu đòi hỏi các phương tiện và công nghệ vận chuyển và lưu trữ đặc biệt để đảm bảo sự ổn định của tàu và sự an toàn của hydro lỏng. Vận tải tàu biển có thể đáp ứng nhu cầu vận chuyển đường dài của một lượng lớn hydro lỏng, nhưng đòi hỏi chi phí kinh tế kỹ thuật rất lớn và phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn hàng hải và công ước quốc tế.
3. Sản xuất hydro lỏng có khó không?
Nó khó sản xuất hơn và khó khăn nằm ở những điểm sau:
Nhiệt độ làm mát thấp, công suất làm mát lớn và mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị cao;
Sự chuyển hóa trực giao của hydro làm cho công cần thiết để hóa lỏng hydro lớn hơn nhiều so với công của metan, nitơ, heli và các loại khí khác, và nhiệt chuyển hóa trực giao chiếm khoảng 16% công hóa lỏng lý tưởng của nó;
Sự thay đổi nhanh chóng của nhiệt dung riêng làm cho vận tốc âm thanh của hydro tăng nhanh khi nhiệt độ tăng. Tốc độ âm thanh cao này làm cho rôto của thiết bị giãn nở hydro chịu ứng suất cao, khiến việc thiết kế và chế tạo thiết bị giãn nở rất khó khăn;
Ở nhiệt độ của hydro lỏng, các tạp chất khí khác ngoại trừ heli đã đông đặc lại (đặc biệt là oxy rắn), có thể làm tắc nghẽn đường ống và gây nổ.
4. Các ngành ứng dụng hydro lỏng là gì?
Những nơi cần hydro, chẳng hạn như hàng không vũ trụ, hàng không, giao thông vận tải, điện tử, luyện kim, công nghiệp hóa chất, thực phẩm, thủy tinh và thậm chí cả các bộ phận nhiên liệu dân dụng, hydro lỏng có thể được sử dụng. Về mặt y học hydro, hydro lỏng y tế có thể cung cấp hydro cho máy nước giàu hydro, cốc nước giàu hydro và thiết bị hấp thụ hydro ở những nơi rộng lớn. Hiện nay, lĩnh vực hydro lỏng được sử dụng rộng rãi nhất ở nước tôi là hàng không vũ trụ.
Giá trị của hydro lỏng trong lĩnh vực lưu trữ hydro chủ yếu được thể hiện ở các khía cạnh sau. Trước hết, hydro lỏng cần thể tích nhỏ hơn hydro khí thông thường, điều này có thể làm giảm đáng kể địa điểm lưu trữ và chi phí vận chuyển. Thứ hai, hydro lỏng có chất lượng tinh khiết hơn, không giống như hydro ở dạng khí, sẽ tạo ra các tạp chất như oxy và nitơ, ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng cuối cùng. Sự phát triển của hydro lỏng trong lĩnh vực lưu trữ và vận chuyển hydro cũng có lợi cho việc cải thiện quá trình công nghiệp hóa hydro và mở rộng phạm vi ứng dụng năng lượng hydro trong nhiều lĩnh vực.
