El hidrógeno es un importante gas industrial. Para producir hidrógeno industrialmente, se pueden utilizar los siguientes métodos dependiendo de las materias primas, el equipo y el costo, así como de los requisitos de pureza del hidrógeno. ① El método de electrólisis pasa corriente directa al agua a través de un electrodo de platino (u otro material inerte), y se puede obtener hidrógeno en el cátodo con una pureza de hasta 99,5~99,8%: cuando la industria cloro-álcalina electroliza salmuera saturada para Para producir cloro y soda cáustica, también se obtiene hidrógeno como subproducto: ② El método de conversión de gas de agua pasa vapor de agua a través de una capa de coque caliente para producir gas de agua: luego el gas de agua se mezcla con vapor de agua y se utiliza óxido de hierro. como catalizador para convertir el CO del gas agua en CO2: El dióxido de carbono se disuelve en agua y se lava con agua a presión. Es decir, se obtiene gas hidrógeno más puro. ③Método de craqueo de hidrocarburos: los hidrocarburos se craquean a altas temperaturas y el gas craqueado contiene una gran cantidad de hidrógeno. Después de pasar por el sistema de refrigeración de baja temperatura, se puede obtener el 90% del hidrógeno. Como el craqueo de metano: ④ Método de conversión de vapor de hidrocarburos Los hidrocarburos reaccionan con el vapor de agua bajo la acción de alta temperatura y un catalizador para obtener un gas mixto que contiene principalmente hidrógeno y monóxido de carbono, por ejemplo: Utilice el método de adsorción de tamiz molecular o el método de conversión de gas de agua para eliminar Se puede obtener CO, hidrógeno puro. El gas natural, el gas de yacimientos petrolíferos y el gas de refinería (gas subproducto de las refinerías de petróleo) se pueden utilizar para obtener hidrógeno mediante craqueo de hidrocarburos y conversión de vapor de hidrocarburos. Método 2 de producción de hidrógeno industrial: Existen varios métodos para producir hidrógeno en la industria: (1) Método de electrólisis del agua: electrolizar una solución de NaOH al 25 % en una celda electrolítica, controlar la temperatura a 80 ~ 85 °C y precipitar hidrógeno en el cátodo. . El oxígeno se desprende sobre el ánodo. En el cátodo 4H++4e===2H2 En el ánodo 4OH-====2H2O+O2+4e Dado que H+ y OH- provienen de la ionización de H2O, la reacción de electrólisis de H2O es: Hidrógeno producido de esta manera , contiene muy pocas impurezas y su pureza es del 99,7% al 99,8%. (2) Método de electrólisis del agua salada En la industria cloro-álcali, se electroliza una solución saturada de sal y la temperatura se controla entre 70 y 80 °C. Además de cloro e hidróxido de sodio, se puede producir hidrógeno al mismo tiempo. . Las reacciones principales son las siguientes: en el ánodo 2Cl-====Cl2+2e en el cátodo 2H++2e====H2 acumula iones OH- e iones Na+ cerca del cátodo. (3) El método de conversión de gas de agua primero hace pasar vapor de agua a través de antracita caliente o coque para producir gas de agua: luego mezcle el gas de agua con el exceso de vapor de agua y convierta el monóxido de carbono del gas de agua en dióxido de carbono bajo la acción de 450 ~ 550 °. C y un catalizador. Y aumentar el contenido de hidrógeno en el gas mixto. Finalmente, el gas mixto de dióxido de carbono e hidrógeno se presuriza (de 12 a 30 atmósferas), se lava con agua o se absorbe con agua con amoníaco para eliminar el dióxido de carbono y se separa el hidrógeno. (4) Obtener hidrógeno a partir de combustibles gaseosos como el gas natural, el gas de refinería (gas subproducto de las refinerías de petróleo) y el gas de yacimientos petrolíferos. Estos gases combustibles contienen grandes cantidades de hidrocarburos. En determinadas condiciones, puede reaccionar con vapor de agua u oxígeno para producir monóxido de carbono e hidrógeno. Por ejemplo, el gas natural con metano como componente principal (contenido de metano superior al 95%) y vapor de agua se puede convertir en monóxido de carbono e hidrógeno a 800~1000°C utilizando níquel como catalizador. Por poner otro ejemplo, el gas de refinería contiene entre un 9 y un 40 % de hidrógeno y metano, y entre un 91 y un 60 % de otros hidrocarburos. A altas temperaturas, con la ayuda de un catalizador, el oxígeno y el exceso de gas de refinería se oxidan parcialmente para producir monóxido de carbono e hidrógeno. El método para separar el gas hidrógeno del gas mezclado anterior de monóxido de carbono e hidrógeno es el mismo que el método de reformado con agua y gas. El tercer método industrial de producción de hidrógeno. La producción industrial de hidrógeno debe tener en cuenta las materias primas, las fuentes de energía, los costos y las condiciones del equipo, y también producir hidrógeno de acuerdo con la pureza y la dosis del hidrógeno requerido. Los métodos principales se presentan brevemente a continuación. : 1. Electrólisis del agua La producción de hidrógeno generalmente utiliza una celda electrolítica en serie (con forma de filtro prensa) con hierro como lado del cátodo y níquel como lado del ánodo para electrolizar soluciones acuosas de potasio cáustico o soda cáustica. Del ánodo sale oxígeno y del cátodo sale hidrógeno. Este método es más caro, pero el producto tiene una alta pureza y puede producir directamente hidrógeno con una pureza superior al 99,7%. El hidrógeno de esta pureza se utiliza a menudo como: ① Agente reductor, gas protector y tratamiento térmico de permalloy utilizado en las industrias electrónica, de instrumentos y medidores, ② Agente reductor utilizado en la producción de tungsteno, molibdeno, carburo cementado, etc. en polvo. industria metalúrgica, ③ Preparación de materias primas semiconductoras como silicio policristalino y germanio, ④ Hidrogenación de grasa, ⑤ Gas refrigerante en generadores de refrigeración internos de hidrógeno dual, etc. Por ejemplo, la Fábrica de Tubos Electrónicos de Beijing y la Fábrica de Gas de la Academia de Ciencias producen hidrógeno mediante electrólisis del agua.
2. La producción de hidrógeno mediante el método de gas agua utiliza antracita o coque como materia prima y reacciona con vapor de agua a alta temperatura para obtener gas agua (C+H2O→CO+H2─calor). Después de la purificación, se pasa a través de un catalizador junto con vapor de agua para convertir el CO en CO2 (CO+H2O→CO2+H2) para obtener un gas con un contenido de hidrógeno superior al 80%, que luego se prensa en agua para disolverlo. El CO2 y luego se pasa a través de hidrógeno puro se obtiene eliminando el CO residual de la solución de formiato de cobre que contiene amoníaco (o acetato de cobre que contiene amoníaco). Este método de producción de hidrógeno tiene un bajo costo, una gran producción y requiere más equipo. Se utiliza a menudo en plantas de amoníaco sintético. Algunos también sintetizan metanol a partir de CO y H2, y en algunos lugares se utiliza gas menos puro con un 80% de hidrógeno como combustible líquido artificial. Este método lo utilizan a menudo la Planta Experimental Química de Beijing y las pequeñas plantas de fertilizantes nitrogenados en muchos lugares. 3. Producción de hidrógeno a partir de gas sintético y gas natural producido por craqueo térmico del petróleo. El subproducto de la producción de hidrógeno del craqueo térmico del petróleo es muy grande y se utiliza a menudo para la hidrogenación de gasolina, hidrógeno necesario para plantas petroquímicas y de fertilizantes. El método de producción de hidrógeno se utiliza en muchos países del mundo. Este método se utiliza para producir hidrógeno en las bases petroquímicas de mi país, como la planta de fertilizantes de Zaiqing y la base petroquímica del campo petrolífero de Bohai. También se utiliza en algunos lugares (como el. plantas de hidrogenación de Bay, Way y Batan Rougo en Estados Unidos). 4. La refrigeración del gas del horno de coque y la producción de hidrógeno congelan y presurizan el gas del horno de coque inicialmente purificado para licuar otros gases y dejar hidrógeno. Este método se utiliza en algunos lugares (como en la fábrica de Ke Mepobo en la antigua Unión Soviética). 5. El hidrógeno es un subproducto de la electrólisis del agua salada. En la industria cloroalcalina, una gran cantidad de hidrógeno relativamente puro es un subproducto, además de usarse para la síntesis de ácido clorhídrico. excedente que también puede purificarse para producir hidrógeno ordinario o hidrógeno puro.