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常溫常壓下,氫氣是一種極易燃燒,無(wú)色透明、無(wú)臭無(wú)味的氣體。氫氣是世界上已知的密度zui小的氣體,氫氣的密度只有空氣的1/14,即在0 ℃時(shí),一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,氫氣的密度為0.0899 g/L。所以氫氣可作為飛艇、氫氣球的填充氣體(由于氫氣具有可燃性,安全性不高,飛艇現(xiàn)多用氦氣填充)。氫氣是相對(duì)分子質(zhì)量zui小的物質(zhì),主要用作還原劑。
由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫石油熱裂副產(chǎn)的氫氣產(chǎn)量很大,常用于汽油加氫,石油化工和化肥廠(chǎng)所需的氫氣,這種制氫方法在世界上很多國(guó)家都采用,在我國(guó)的石油化工基地如在慶化肥廠(chǎng),渤海油田的石油化工基地等都用這方法制氫氣也在有些地方采用(如美國(guó)的Bay、way和Batan Rougo加氫工廠(chǎng)等)。
電解水制氫多采用鐵為陰極面,鎳為陽(yáng)極面的串聯(lián)電解槽(外形似壓濾機(jī))來(lái)電解苛性鉀或苛性鈉的水溶液。陽(yáng)極出氧氣,陰極出氫氣。該方法成本較高,但產(chǎn)品純度大,可直接生產(chǎn)99.7%以上純度的氫氣。這種純度的氫氣常供:①電子、儀器、儀表工業(yè)中用的還原劑、保護(hù)氣和對(duì)坡莫合金的熱處理等,②粉末冶金工業(yè)中制鎢、鉬、硬質(zhì)合金等用的還原劑,③制取多晶硅、鍺等半導(dǎo)體原材料,④油脂氫化,⑤雙氫內(nèi)冷發(fā)電機(jī)中的冷卻氣等。像北京電子管廠(chǎng)和科學(xué)院氣體廠(chǎng)就用水電解法制氫。
焦?fàn)t煤氣冷凍制氫把經(jīng)初步提凈的焦?fàn)t氣冷凍加壓,使其他氣體液化而剩下氫氣。此法在少數(shù)地方采用(如前蘇聯(lián)的Ke Mepobo工廠(chǎng))。
電解食鹽水的副產(chǎn)氫在氯堿工業(yè)中副產(chǎn)多量較純氫氣,除供合成鹽酸外還有剩余,也可經(jīng)提純生產(chǎn)普氫或純氫。像化工二廠(chǎng)用的氫氣就是電解鹽水的副產(chǎn)。
釀造工業(yè)副產(chǎn)用玉米發(fā)酵丙酮、丁醇時(shí),發(fā)酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣,經(jīng)多次提純后可生產(chǎn)普氫(97%以上),把普氫通過(guò)用液氮冷卻到—100℃以下的硅膠列管中則進(jìn)一步除去雜質(zhì)(如少量N2)可制取純氫(99.99%以上),像北京釀酒廠(chǎng)就生產(chǎn)這種副產(chǎn)氫,用來(lái)燒制石英制品和供外單位用。
水煤氣法制氫用無(wú)煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時(shí)反應(yīng)而得水煤氣(C+H2O→CO+H2—熱)。凈化后再使它與水蒸氣一起通過(guò)觸媒令其中的CO轉(zhuǎn)化成CO2(CO+H2O→CO2+H2)可得含氫量在80%以上的氣體,再壓入水中以溶去CO2,再通過(guò)含氨蟻酸亞銅(或含氨乙酸亞銅)溶液中除去殘存的CO而得較純氫氣,這種方法制氫成本較低產(chǎn)量很大,設(shè)備較多,在合成氨廠(chǎng)多用此法。有的還把CO與H2合成甲醇,還有少數(shù)地方用80%氫的不太純的氣體供人造液體燃料用。像北京化工實(shí)驗(yàn)廠(chǎng)和許多地方的小氮肥廠(chǎng)多用此法。