Uzalishaji wa hidrojeni


Shiriki makala hii na marafiki zako:

Mbinu na njia za viwanda za uzalishaji wa hidrojeni.

Maneno muhimu: kizazi cha hidrojeni, sekta, electrolysis, pyrolysis, marekebisho, kichocheo cha chuma, gharama, hali, operesheni.

kuanzishwa

Kwa mtindo sana sasa na kuchukuliwa, labda vibaya, kama suluhisho la nishati kwa vizazi vijavyo, hidrojeni haipo katika hali ya asili duniani.

Haiwezi si kuchukuliwa kama chanzo cha nishati (tofauti na nguvu za mafuta au mbadala) lakini tu kama vector ya nishatiyaani, njia ya kusafirisha au kuhamisha nishati. Kwa bahati mbaya, vikwazo vinavyotokana na matumizi ya hidrojeni ya nishati ni nyingi, hivyo mafuta ya mafuta ya petroli bado yana miaka mema mbele.

Lakini badala ya masuala haya kuhusiana na matumizi ya hidrojeni, hebu tuje kwenye kitu cha makala hii. Hakika, tangu hidrojeni haipo katika hali ya asili duniani, imekuwa muhimu (na juu ya yote itakuwa muhimu) kuendeleza mbinu za uzalishaji wa kiuchumi. Hapa ni maelezo ya jumla ya mbinu za sasa.

Kwa habari, sasa nishati ya hidrojeni (pamoja na magari ya chini ya seli za mafuta yanayotumika kwenye H2 safi) hutumika tu katika eneo moja: launchers space.

1) Vifaa vikali

Hasa hydrocarbons (gesi asilia) na maji.

2) Utengenezaji wa viwanda.

Kanuni ya kupunguza H2O na:
(a) hidrokaboni, gesi ya asili,
(b) electrolysis,
(c) kaboni.

3) Mageuzi ya gesi ya asili: chanzo kikuu cha dihydrojeni.

Tangu 1970, kuleta mageuzi naphtha ujumla kuchukuliwa na gesi asilia.

a) Kanuni

awali ya gesi ni zinazozalishwa na mvuke kuleta mageuzi, katika 800 - 900 ° C na 3,3 MPA, mbele ya kichocheo wa oksidi nikeli kwenye pete aluminiumoxid vilivyotiwa 10 16 kwa% na wingi wa Ni (muda wa maisha 8 kwa miaka 10) na kulingana na majibu:

CH4 + H2O <====> CO + 3 H2 Mchapishaji maelezo Enthalpy katika 298 ° K = + 206,1 kJ / mole

Mmenyuko ni endothermic sana na inahitaji usambazaji wa nishati. Mchanganyiko wa gesi huzunguka katika mizizi, huchomwa nje, iliyo na kichocheo. Kwa utaratibu wa zilizopo mia kumi na mia (hadi 500) mduara wa cm 10 na 11 m mrefu huwekwa kwenye tanuri. Baada ya kurekebisha, gesi ya awali ina 5 kwa 11% kwa kiasi cha methane isiyofanyika.

Kichocheo ni nyeti sana kwa kuwepo kwa sulfuri ambayo inatoa NiS: chini ya 1 S atomu kwa 1000 Ni atomi inatosha kuathiri kichocheo. Gesi ya asili inapaswa kufutwa kwa chini ya 0,1 ppm S

Baada prédésulfuration kupatikana kwa hydrogenation kichocheo ikifuatiwa na ngozi katika ufumbuzi wa maji ya DIETHANOLAMINE (tazama usindikaji gesi Lacq katika Sura kiberiti), hydrogenation mpya inayofanywa ili 350 - 400 ° C, inayowezesha, mbele ya vichocheo molybdenum -cobalt au molybdenum-nickel, kubadilisha misombo kila kiberiti katika sulphide hidrojeni. sulfidi hidrojeni ni masharti ya 380 - 400 ° C kwenye oxide zinki kulingana na majibu:

H2S + ZnO ---> ZnS + H2O

b) Matumizi ya gesi ya awali ili kuzalisha amonia (bila CO kupona):

Urekebishaji wa sekondari unafanywa kwa kuongeza hewa kwa kiasi kama kwamba maudhui ya chakula cha jioni ni, pamoja na H2, katika idadi ya stoichiometri ya mmenyuko wa malezi ya NH3. O2 hewa inakabiliwa na CH4 iliyobaki. Kichocheo kinachotumiwa kinatokana na oksidi ya nickel.

CO ya gesi ya awali ni kisha kubadilishwa, kwa uongofu, katika CO2 na uzalishaji wa ziada wa H2, katika hatua za 2. Gesi iliyo na 70% ya H2 inapatikana.

CO + H2O <====> CO2 + H2 DrH ° 298 = - 41 kJ / mole

- 320 - 370 ° C na kichocheo kinachotokana na oksidi ya chuma (Fe3O4) na oksidi ya chromiamu (Cr2O3) yenye kuongeza chuma cha shaba. Kichocheo ni aina ya pellets zilizopatikana kutoka poda ya oksidi au spinel, maisha yake ya huduma kutoka 4 hadi miaka 10 na zaidi. 2 3% kwa kiasi cha CO ya mabaki hubadilishwa kwa hatua ya pili,

- kwa 205 - 240 ° C na kichocheo kulingana na oksidi shaba (15 30 kwa% na uzito) na chromium oxide na zinki juu ya aluminiumoxid, maisha 1 5 kwa miaka. Baada ya uongofu: CO iliyobaki ya juu ya% 0,2 kwa kiasi.

- CO2 inafutwa na ufumbuzi wa suluhisho la amini kwenye bar ya 35 au katika suluhisho la carbonate ya potassiamu. Kwa kufurahi kwa shinikizo la anga, CO2 inatolewa, na suluhisho limehifadhiwa.

- Dihydrojeni hutumiwa kuunganisha amonia

c) Matumizi ya gesi ya awali na urejesho wa CO na H2.

Mageuzi ni chanzo cha kuvutia cha CO malighafi kwa ajili ya utengenezaji wa asidi ya asidi, asidi ya fomu, asidi ya akriliki, phosgene na isocyanates.

Baada ya kuondolewa kwa dioksidi kaboni na kukausha, dihydrogen na monoksidi kaboni ni kutengwa. Liquide ya Air inatumia taratibu mbili za cryogenic:

- Kwa baridi katika kubadilishana na condensation ya CO: CO ina usafi wa 97-98% na H2 ina 2 katika 5% CO.

- Kwa baridi kwa kuosha na maji methane: CO ina usafi wa 98-99%, na H2 ina ppm chache tu ya CO.

Kwa mfano, asetiki kitengo kutoka Rhone-Poulenc katika Pardies (64) (14 800 m3 / h ya CO na 32 290 m3 / h H2) urejeshi kwa Acetex (Canada) katika 1995 na ya fosjini SNPE katika Toulouse kutumia njia hizi.

d) Kupata usafi wa juu H2

Maombi kama vile umeme, usindikaji wa chakula na propulsion ya nafasi yanahitaji usafi sana wa dihydrogen. Hii inatakaswa na kupotosha uchafu kwenye mkaa ulioamilishwa (mchakato wa PSA). Usafi kupatikana inaweza kuwa kubwa kuliko 99,9999%.

4) Electrolysis

- NaCl: co-bidhaa ya H2 (kilo 28 cha H2 kwa tani ya Cl2) inatoa 3% ya H2 ya dunia. Katika Ulaya, zaidi ya nusu ya dihydrogen iliyosambazwa na wazalishaji wa gesi ya viwanda hutoka kwenye chanzo hiki.

- H2O: sio faida kwa sasa. Faida ni kuhusiana na gharama ya umeme, matumizi ni ya utaratibu wa 4,5 kWh / m3 H2. Uwezeshaji unaowekwa ulimwenguni, 33 000 m3 ya H2 / h, huzalisha karibu 1% ya H2 ya kimataifa.

electrolysis ni kazi kwa kutumia maji KOH ufumbuzi (ya 25 40 kwa% mkusanyiko), kwa kutumia safi maji inapatikana (mkaa filtration na jumla demineralization na resini ion kubadilishana). Resistivity lazima kubwa kuliko 2 104 W.cm. Cathode hutengenezwa kwa chuma chache kilichoanzishwa na kuundwa kwa amana ya uso ya Ni-msingi. Anode ni chuma cha nickel-plated au nickel imara. Sifa ya kutumia zaidi ni asbestosi (chrysotile). voltage ni kati 1,8 2,2 na V. nguvu kwa electrolyzer inaweza kufikia 2,2 2,5 kwa MW.

5) Pyrolysis wa makaa ya mawe ina kuhusu 5% ya H2.

Coke uzalishaji (kwa devolatilization ya makaa ya mawe, 1100-1400 ° C) anatoa gesi 60% H2 - 25% CH4 (1 t makaa ya mawe anatoa 300 gesi m3). Kwa kuwa matumizi ya gesi asilia kuzalisha H2, coke tanuri gesi ni kuchomwa moto na zinalipwa nguvu zinazozalishwa (tazama Sura ya gesi asilia).

6) Kesi ya makaa ya mawe

Chanzo kikubwa cha H2 kabla ya kutumia gesi ya asili. Haitumiwi tena isipokuwa Afrika Kusini (Sasol kampuni) inayozalisha syngas kwa ajili ya mafuta yaliyotengenezwa. Mbinu hii ni sasa si faida ila kwa ajili ya vitengo baadhi ya uzalishaji: NH3 (Japan), methanoli (Ujerumani), asetiki anhidridi (USA, kwa Eastman Kodak-).

- Kanuni: uundaji wa gesi na maji au gesi ya awali, saa 1000 ° C.

C + H2O <====> CO + H2
Enthalpy ya majibu katika 298 ° K = + 131 kJ / mole

Matibabu ya mwisho ambayo inahitaji kupiga O2 ili kudumisha joto kwa kuchomwa kaboni. Muundo wa gesi: 50% H2 - 40% CO.

Kuboresha uzalishaji wa H2 na CO uongofu, angalia hapo juu.

- Mbinu inayotumika: gasification katika jenereta za gesi (Lurgi).



Katika siku zijazo, gasification ya chini ya ardhi inaweza kutumika.

7) Vyanzo vingine

- Kuboresha na kutengeneza kichocheo cha bidhaa za petroli.

- Vapocracking ya naphtha (uzalishaji wa ethylene).

- Kwa bidhaa za utengenezaji wa styrene (Elf Atochem, Dow): chanzo muhimu.

Uharibifu wa Methanol (mchakato mkubwa wa Paroisse): kutumika katika Kourou, Guyana, na Air Liquide, ili kutoa dihydrojeni ya maji (10 milioni L / mwaka) kwa ndege za Ariane.

- Mchanganyiko wa sehemu ya mafuta ya petroli (taratibu za Shell na Texaco).

- Purge gesi kutoka vitengo vya uzalishaji wa amonia.

- Microorganisms kwa athari za biochemical. Kwa mfano na micro-alga: Chlamydomonas mavuno bado chini sana lakini utafiti wa sasa ni kuahidi. Maelezo zaidi, cliquez ici. Lakini tahadhari: marekebisho ya maumbile juu ya viumbe chini ya mlolongo wa chakula wa bahari sio hatari ...


Picha za Facebook

Kuacha maoni

Anwani ya barua pepe yako si kuchapishwa. Mashamba required ni alama *