工業(yè)中的氫氣有哪些制取方式？

氫在地球上是較豐富的元素，較常見(jiàn)的含氫物質(zhì)便是水，還有就是各種含氫化合物如石油、天然氣、硫化氫及各種生物質(zhì)等。我們可以把這些都稱為“氫礦”。那么工業(yè)中制取氫氣都有哪些方式呢？下面一起來(lái)看看吧。
一、以煤為原料制氫
1、煤的焦化(或稱高溫干餾)，煤在隔絕空氣條件下，在 900～1000℃制取焦碳，副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣組份中含氫氣 55～60%(體積)、甲烷23～27%一氧化碳5～8%等。每噸煤可得煤氣 300～350m3，作為城市煤氣，亦是制取氫氣的原料。
2、煤的氣化，使煤在高溫常壓或加壓下，與水蒸汽或氧氣(空氣)等反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣體產(chǎn)物。氣體產(chǎn)物中氫氣的含量隨不同氣化方法而異。煤氣化制氫是一種具有我國(guó)特點(diǎn)的制氫方法。通常做法是將煤從地下挖出，破碎、分類后放到專門(mén)的設(shè)備中進(jìn)行上述反應(yīng)。
3、也可以在地下進(jìn)行煤制氫，一般在煤礦的地表建成兩個(gè)井，一個(gè)進(jìn)氣，一個(gè)出含氫的混合氣。在地面上凈化，得到可用的氫。地下氣化技術(shù)具有煤資源利用及減少或避免地表環(huán)境破壞等優(yōu)點(diǎn)。
二、天然氣制氫
天然氣制氫的本質(zhì)是以甲烷中的碳取代水中的氫，碳起到化學(xué)試劑作用并為置換反應(yīng)提供熱。氫大部分來(lái)自于水，小部分來(lái)自天然氣本身。天然氣的主要成分是甲烷( ch4)，本身就含有氫。和煤制氫相比，用天然氣制氫產(chǎn)量高、加工成本較低，排放的溫室氣體少，其中天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化是較普遍的制造氫氣方法。工業(yè)上甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過(guò)程采用鎳做催化劑，操作溫度750～920℃，操作壓力 2.17～2.86mpa。較高的壓力可以改善過(guò)程效率。反應(yīng)是吸熱的，熱量通過(guò)燃燒室燃燒甲烷供給。甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化制得的合成氣，經(jīng)過(guò)高低溫變換反應(yīng)將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳和額外的氫氣。為了防止甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過(guò)程析碳，反應(yīng)進(jìn)料中需采用過(guò)量的水蒸氣。較終氫氣的收率與采用的技術(shù)路線有關(guān)。
三、重油部分氧化制造氫氣
重油是煉油過(guò)程中的殘余物，可用來(lái)制造氫氣。重油部分氧化過(guò)程中碳?xì)浠衔锱c氧氣、水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳。該過(guò)程在一定的壓力下進(jìn)行，可以采用催化劑，也可以不采用催化劑，這取決于所選原料與過(guò)程。催化部分氧化通常是以甲烷或石腦油為主的低碳烴為原料，而非催化部分氧化則以重油為原料，反應(yīng)溫度在 1150～1315℃。重油部分氧化制得的氫主要來(lái)自水蒸氣。
四、水電解制造氫氣
水電解制氫的本質(zhì)是以電能打開(kāi)水中的氫和氧的結(jié)合鍵，較終生成氫氣和氧氣。這里的氫全部來(lái)自于水。水電解制造氫氣是成熟的制造氫氣的方法，已有80余年生產(chǎn)歷史。水電解制得的氫氣純度高，操作簡(jiǎn)便，但需耗電。水電解制氫的效率一般在 75～ 85%，一般生產(chǎn)1m3氫氣和0.5m3氧氣的電耗為4～5kwh。根據(jù)熱力學(xué)原理，電解水制得1m3氫氣和0.5m3氧氣的較低電耗要2.95度電。所以有的發(fā)明家得到**此值的結(jié)果就不可信了。當(dāng)然，如果是電解水溶液，得到氫和另一種非氧的產(chǎn)物，其電耗另當(dāng)別論。
五、分離回收副產(chǎn)氫氣
電解水制、煤煉焦炭、合成氨制化肥以及鋼鐵等多種行業(yè)均產(chǎn)生大量的氫氣副產(chǎn)品。如能采取適當(dāng)?shù)拇胧⑦@些氫氣分離回收，每年可得到上百億立方米的氫氣，替代數(shù)千萬(wàn)噸汽油。
我國(guó)資源的分布不均勻，導(dǎo)致了不同地區(qū)采用不同的制氫方式，各種各樣的工業(yè)制氫，也各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以制氫除了要考慮成本以及效率之外，地區(qū)的資源也是要算入其中的。
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