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    氫氣以及高純氫氣(H2)的應用

    2019-6-6 15:31:43

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    氫氣應用
    氫氣的應用領域很廣,其中,用量最大的是作為一種重要的石油化工原料,用于生產合成氨、甲醇以及石油煉制過程的加氫。結合廣州市譜源氣體有限公司多年在該領域的經驗,將相關應用歸結如下:氫氣廣泛應用于電子工業、冶金工業、食品加工、浮法玻璃、精細化工和有機合成、航空航天工業等領域也廣泛應用。氫作為能源,是未來發電、電動汽車用燃料電池的燃料。
    (一)石油化工
    氫氣是現代煉油工業和化學工業的基本原料之一,在廣泛范圍內氫以多種形式用于石油化學工業。我國的合成生產的主要原料是煤制氣、天然氣、石腦油和重油,一個1000t/d規模的合成氨廠,每生產1t氨氨約需氫氣336m3。與合成氨一樣,合成甲醇的氫大部分也是由煤制氣、天然氣、石腦油或重油制取,一個日產千噸級規模的甲醇廠,每生產1t甲醇約需氫氣560 m3。。由于甲醇是一種基本有機化工原料,又可作為代替燃料,其需要量日益增長,因而用于甲醇合成的氫氣量也有可能繼續增長。
    石油煉制工業用氫量僅次于合成氨。在石油煉制過程中,氫氣主要用于石腦油加氫脫硫、粗柴油加氫脫硫、燃料加氫脫硫、改善飛機燃料性能和加氫裂化等方面;在石油化工領域,氫氣主要用于C3餾分加氫=汽油加氫、C6~C8。餾分加氫脫烷基以及生產環已烷等方面。
    催化重整原料的加氫是除石腦油中的硫化物、氮化物、鉛和砷等雜質,是石油煉制工業是最早使用的過程。加氫裂化是在氫氣存在下進行的催化裂化過程,反應主要特征是C-C鍵斷裂。選擇性加氫主要用于高溫裂解產物,對乙烯餾分進行氣相加氫,對丙烯餾分采用液相加氫。
    加氫精制也是除去有害化合物的過程,除硫化氫、硫醇、總硫之外,炔烴、烯烴、金屬和準金屬等均可在加氫過程中除去。因而,在現代石油化學加工過程中,利用加氫工藝可以改善石油化學品的質量,增加最有價值的石油化學品的產量,減少重油殘渣和焦油的生成,降低結炭量,提高石油加工廠的適應性,從石油加工廢物中可以得到很多有價值的石油化學產品,凈化一系列產品,除去有害雜質。氫是現代石油加工工業產品最通用的交化劑,能提高大型裂化裝置的生產能力。
    在石油化工領域,還可以用氫和一氧化碳反應合成多種有機化合物,如乙二醇的合成、合成聚甲烯、醇的同系化反應、與不飽和烴反應制醛等。此外,采用選擇加氫,可由醛制醇,炔烴制烯烴,硝基苯加氫制苯胺以及由萘制氫化萘等。
    (二)電子工業
    在一些電子材料的生長與襯底的制備、氧化工藝、外延工藝中以及化學氣相淀積(CVD)技術中,均要采用氫氣作為反應氣、還原氣或保護氣。半導體集成電路生產對氣體純度要求極高,比如氧雜質的允許濃度為10-12等。微量雜質的“摻入”,將會改變半導體的表面特性,甚至使產品成品率降低或造成廢品。
    在制造非晶體硅太陽能電池中,也需要用到純度很高的氫氣。非晶硅薄膜半導體是國際上近十年來研制成功的新材料,在太陽能轉換和信息技術等方面已展示出了誘人的應用前景。
    光導纖維的應用和開發已經規模使用,石英玻璃纖維是光導纖維的主要類型,在光纖預制棒制造過程中,需要采用氫氧焰加熱,經數十次沉積,對氫氣純度和潔凈度都有一定要求。
    (三)浮法玻璃生產工藝
    在玻璃工業中廣泛使用的氣體有氫、乙炔、氧和氮。浮法玻璃生產時,為使錫槽中液態錫不被氧化,采用氮氫混合氣對錫槽進行保護,需用氣體純度較高,其中氫氣的純度為99.999%。
    (四)冶金工業
    在治金工業中,氫氣主要用做還原氣,以便將金屬氧化物還原成金屬。氫氣除了用于還原若干種金屬氧化物以制取純金屬外,在高溫鍛壓一些金屬器材中,經常用氫氣作為保護氣以使金屬不被氧化。
    (五)食品加工工業
    許多天然食用油具有很大度的不飽和性,經氫化處理后,所行產品可穩定貯存,并能抵抗細菌的生長,提高油的黏度。植物油加氫氫化所用的氫氣,純度要求都很高,一般需嚴格提純后方可使用。食用油加氫的產品可加工成人造奶油和食用蛋白質等。非食用油加氫可得到生產肥皂和畜牧業飼料的原料。過程包括用氫飽和不飽和酸(油酸、亞油酸等)的甘油脂,將氫引入到液體脂肪或植物油的組成中。
    (六)空間技術與燃氣應用
    氫作為航空燃料的優點有很多,它不僅能滿足未來航空燃料的許多要求,最重要的是,氫燃料對環境不產生污染。
    用氫氣做燃料在許多方面比烴類燃料更優越,國外20世紀60年代開始研制用氫氣作為汽車燃料的問題,常規內燃機經少許修改就可用氫氣做燃料。
    日本對以液氫為燃料的超導磁懸浮列車進行了可行性研究。美國波音公司和劉易斯研究中心對液氫飛機作過可行性研究??梢灶A見,不久的將來必然以氫取代烴做燃料。
    用氫氣和氧氣可進行焊接或金屬、非金屬的熔化。氫氣在氧氣中燃燒的溫度可過3100K,氫通過電弧的火焰時分解成原子氫,原子氫可用于最難熔的金屬、高碳鋼、耐腐蝕材料、有色金屬等的熔融和焊接。用原子氫進行焊接的優點在于,氫原子束能防止焊接部位被氧化,使焊接的地方不產生氧化皮。
    氫作為能源,是未來發電、電動汽車用燃料電池的燃料。燃料電池是將氫燃料與氧化劑的化學能直接轉化為電能,轉化效率高,生成物為水,對環境無污染被譽為“零排放”,氫是人類未來的清潔能源。
    (七)其他應用
    (1)由于氫具有較高的導熱系數,在大型發電機組中經常用氫氣做冷卻劑。
    (2)在需要獲得超低溫的科學研究中,常用氫做制冷劑。
    (3)在氣相色譜分析中經常用氣做載氣。
    (4)由于氫密度低,還可以用于充填氣球和飛艇。
    (5)利用金屬氫化物吸氫放熱,脫氫吸熱的性質,可以建立熱泵循環或熱吸附壓縮機。
    安全使用
    氫氣是可燃易爆氣體,并且著火能低、擴散速度大,也是窒息性氣體,所以在使用氫氣時,除應嚴格遵守氫氣安全使用的規定外,主要應防止氫氣集聚形成爆炸混合氣和防止氫氣著火、回火等事故的發生。
    (1)為防止使用場所內氫氣的集聚,應采取良好的通風措施、即時的氫氣泄漏報警系統。
    (2)氫氣供應系統的設備、管路及其附件、閥門的選型、選材和施工驗收、維護管理都應做到準確、嚴格,使氫氣供應系統始終處于完好狀態,不得有泄漏現象發生。
    (3)應按規定檢查使用氫氣場所的電氣裝置(包括防靜電接地)的防爆措施、裝置接線(纜)的完好性,即時發現缺陷、即時正確處理。
    (4)應按規定檢測氫氣純度,使用場所內的氫氣濃度,即時發現超標或不合格,即時查明原因,即時處理、直至停止供氫進行檢查。
    (5)應按規定檢查氫氣供應系統的阻火器是否完好、阻火性能等,使之確保氫氣使用過程的安全性。
    譜源氣體專業供應各種純度與包裝氫氣,關注最新氫氣價格、最新氫氣資訊可直接撥打我們熱線:13711176807

    產品規格和技術指標

    容器規格
    容器尺寸 (cm)
    平均重量 (kg)
    閥門/螺紋出口 
    充裝量
    40L氫氣鋼瓶,綠色
    22×140
    51
     QF-30 螺紋W21.8-14L
    13.5MPa/5.4Nm3

    成分

    純氫
    高純氫氣
    超純氫氣
    單位
    氫氣
    99.99% 99.999% 99.9999% %V
    氧(氬)
    5 1 0.2 ppmv
    氮氣
    60 5 0.1 ppmv
    一氧化碳
    5 1 0.1 ppmv
    二氧化碳
    5 1 0.1 ppmv
    甲烷
    10 1 0.2 ppmv
    水份
    30 3 1.0 ppmv
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