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氢气的有哪几种制取方法

2020-11-20 09:49:09

  氢气是目前已知的世界上最轻的气体,化学式为H2。氢气是一种可燃烧的气体,燃烧热度大效率高,此外氢气的用途也非常广泛。氢气用量很大的是作为一种重要的石油化工原料,用于生产合成氨、甲醇以及石油炼制过程的加氢反应。了解到在电子工业、冶金工业、食品工业、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天工业等领域也有应用。由于氢气的需求量非常大,所以氢气的制取方法的选取也就比较重要!到底什么样的氢气的制取方法更合适?什么样的氢气的制取方法经济成本更具优势呢?

  规氢气的制取方法分为两大类,一种是实验室制取氢气,一种是工业制取氢气。我们先来了解一下实验室制取氢气的方法。实验室制取氢气的方法一种化学原料是金属,一般是锌和铁,凡是金属活动性在氢气前面的金属,都可用来制取氢气。实验室里制取较多的氢气时,常用启普发生器。凡是利用块状固体跟液体反应,反应时不需加热,且生成的气体难溶于水,都可使用启普发生器进行。启普发生器由球形漏斗(1),容器(2)和导气管(3)三大部分组成。使用时扭开导气管活塞,酸液由球形漏斗流到容器的底部,再上升到中部跟锌粒接触而发生反应,产生的氢气从导气管放出。不用时关闭导气管上的活塞,容器内氢气压强加大,把酸液压回球形漏斗,使酸液与锌粒脱离接触,反应即自行停止。

  实验室制法

  1.用锌与稀硫酸反应

  Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑

  注意:这里不用盐酸是因为盐酸反应会挥发出氯化氢气体,制得的气体含有氯化氢杂质。

  2.用铝和氢氧化钠反应制取

  2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑

  3.金属氢化物和水反应

  NaH+H₂O=NaOH+H₂↑

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  氢气的制取方法之工业制取氢气,工业制取氢气又有哪些方法呢?国内为制取氢气(不包括工业废气中回收氢气)的主要方法有以下四种:

  1.天然气(含石脑油、重油、炼厂气和焦炉气等)蒸汽转化制氢;

  2.煤(含焦炭和石油焦等)转化制氢;

  3.甲醇或氨裂解制氢;

  4.水电解制氢;

  工业制法

  其中电解水制氢多采用铁为阴极面,镍为阳极面的串联电解槽(外形似压滤机)来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气,阴极出氢气。该方法成本较高,但产品纯度大,可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供:①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等,②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂,③制取多晶硅、锗等半导体原材料,④油脂氢化,⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。利用电解饱和食盐水产生氢气。

  如2NaCl+2H₂O=电解=2NaOH+Cl₂↑+H₂↑

  二、水煤气法制氢用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气(C+H₂O→CO+H₂—热)。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO₂(CO+H₂O→CO₂+H₂)可得含氢量在80%以上的气体,再压入水中以溶去CO₂,再通过含氨蚁酸亚铜(或含氨乙酸亚铜)溶液中除去残存的CO而得较纯氢气,这种方法制氢成本较低产量很大,设备较多,在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇,还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。

  三、由石油热裂的合成气和天然气制氢石油热裂副产的氢气产量很大,常用于汽油加氢,石油化工和化肥厂所需的氢气,这种制氢方法在世界上很多国家都采用,在中国的石油化工基地如在庆化肥厂,渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气也在有些地方采用(如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等)。

  四、焦炉煤气冷冻制氢把经初步提净的焦炉气冷冻加压,使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用(如前苏联的Ke Mepobo工厂)。

  五、电解食盐水的副产氢在氯碱工业中副产多量较纯氢气,除供合成盐酸外还有剩余,也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。

  利用电解饱和食盐水产生氢气

  如2NaCl+2H₂O=电解=2NaOH+Cl₂↑+H₂↑

  哈尔滨气体工厂提醒您氢气的制取方法主要就是以上几种,当然在制取氢气和使用氢气的时候我们要注意安全。


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