制氫工藝1500題庫及答案

1、太陽能電解水制氫。電解水制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法，效率較高，但耗電大，用常規(guī)電制氫成本比較高。

2、太陽能熱分解水制氫。將水或水蒸氣加熱到3000K(K是熱力學(xué)單位，3000K約等于3273℃)以上，水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高，但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度。

3、太陽能熱化學(xué)循環(huán)制氫。在水中加入一種或幾種中間物，然后加熱到較低溫度，經(jīng)歷不同的反應(yīng)階段，最終將水分解成氫和氧，而中間物不消耗，可循環(huán)使用。產(chǎn)生污染是這種制氫方法的主要問題。

4、太陽能光化學(xué)分解水制氫。這一制氫過程與上述熱化學(xué)循環(huán)制氫有相似之處，在水中添加某種光敏物質(zhì)作催化劑，增加對(duì)陽光中長波光能的吸收，利用光化學(xué)反應(yīng)制氫。

加氫工藝1500題庫及答案

加氫是在有機(jī)化合物分子中加入氫原子的反應(yīng)，涉及加氫反應(yīng)的工藝過程為加氫工藝，主要包括不飽和鍵加氫、芳環(huán)化合物加氫、含氮化合物加氫、含氧化合物加氫、氫解等。

加氫工藝是18項(xiàng)重大危險(xiǎn)化學(xué)品工藝之一，屬于兩重點(diǎn)一重大重點(diǎn)監(jiān)管內(nèi)容。加氫工藝有很多，如不飽和炔烴、烯烴的三鍵和雙鍵加氫、芳烴加氫、含氧化合物加氫、含氮化合物加氫和油品加氫等。

主要的制氫工藝有哪些

隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國氫燃料電池基礎(chǔ)建設(shè)基本已經(jīng)進(jìn)入加速期，制氫的方法也越來越多，其中比較常見的制氫方法有工業(yè)副產(chǎn)品制氫、電解水制氫、甲醇重整制氫和化石燃料制氫。

1. 化石燃料制氫

化石燃料制氫是一種傳統(tǒng)的制氫方法，也是一種古老的制氫過程。然而，它仍然依賴化石燃料，并將排放二氧化碳等溫室氣體。通常用于制氫的化石燃料是天然氣。我國的天然氣極度缺乏，原料利用率低，制作工藝復(fù)雜，難度大。天然氣制氫建設(shè)地點(diǎn)也很受天然氣供應(yīng)的影響。

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2. 甲醇重整制氫法

甲醇蒸汽重整制氫法是20世紀(jì)80年代國外發(fā)展起來的一種制氫技術(shù)，其投資低，建成快，無排放無污染，原料可獲得性高。至今為止國內(nèi)外的制氫工藝非常成熟，高度集成的技術(shù)和燃料電池發(fā)電技術(shù)，在新能源汽車、通信站等領(lǐng)域成功應(yīng)用，應(yīng)用前景非常好。

3. 工業(yè)副產(chǎn)品制氫

焦?fàn)t煤氣是采用變壓吸附工藝制氫的工藝，從焦化工業(yè)副產(chǎn)物焦?fàn)t煤氣中提取純氫氣，其基本原理是利用固體吸附劑對(duì)氣體進(jìn)行選擇性吸附，并且氣體吸附在吸附劑上隨分壓的降低而降低氣體混合分離和吸附劑再生的特性，達(dá)到凈化制氫的目的。

4. 電解水制氫

傳統(tǒng)的電解水也可以獲得氫氣，國內(nèi)外利用電解水制氫的技術(shù)相對(duì)成熟，效率高，制氫過程簡單。但這種方法由于成本高，除已建成的裝置外，新裝置很少。

以上是當(dāng)前更常見的幾種制氫方法,每種方法都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),至于選擇哪一種方法,還是需要特別依賴于實(shí)際情況。

制氫過程工業(yè)中一般采用什么工藝和裝備

煤為主要原料制取氫氣 以煤為原料制取氫氣的方法主要有兩種：一是煤的焦化(或稱高溫干餾)，二是煤的氣化。

焦化是指煤在隔絕空氣條件下，在900-1000℃制取焦炭，副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣組成中含氫氣55%-60%(體積分?jǐn)?shù))、甲烷23%~27%、一氧化碳6%~8%等。每噸煤可得煤氫氣300~350m3，可作為城市煤氣，亦是制取氫氣!

我國現(xiàn)有大批中小型合成氨廠，均以煤為原料，采用固定床式氣化爐，可間歇操作生產(chǎn)制得豐水煤氣或水煤氣。氣化后制得含氫煤氣作為合成氨的原料，這是一種具有我國特點(diǎn)的取得氫源方法。該裝置投資小，操作容易，其氣體產(chǎn)物組成主要是氫氣及一氧化碳。

制氫工藝1500題庫及答案多選題

目前，制備氫氣的幾種主要方式包括氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫、電解水制氫、化工原料制氫（甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等）、石化資源制氫（石油裂解、水煤氣法等）和新型制氫方法（生物質(zhì)、光化學(xué)等）。

通過比較分析各種制氫方式的成本、優(yōu)劣勢，我們認(rèn)為：在現(xiàn)階段，選擇成本較低、氫氣產(chǎn)物純度較高的氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫的路線，已經(jīng)可以滿足下游燃料電池車運(yùn)營的氫氣需求；在未來氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展得比較完善的情況下，利用可再生能源電解水制氫。將成為終極能源解決方案。

氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫是現(xiàn)階段最適合的制氫方式，主要基于以下兩點(diǎn)判斷：

（1）從制氫工藝的成本和環(huán)保性能角度來看，氯堿制氫的工藝成本最為適中，且所制取的氫氣純度高達(dá)99.99%，環(huán)保和安全性能也較好，是目前較為適宜的制氫方法。分析如下：

水煤氣法制氫成本最低，適用規(guī)模大，但是二氧化碳排放量最高，且所產(chǎn)生氫氣含硫量高，如果用于燃料電池，會(huì)導(dǎo)致燃料電池催化劑中毒，如果應(yīng)用脫硫裝置對(duì)其產(chǎn)生氫氣進(jìn)行處理，不但增加了額外的成本，對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求也很高；

石油和天然氣蒸汽重整制氫的成本次之，約為0.7~1.6元/Nm3，能量轉(zhuǎn)化率高達(dá)72%以上，但環(huán)保性不強(qiáng)，未來可以考慮通過碳捕捉技術(shù)減少碳排放；

氯堿制氫工藝成本適中，在1.3~1.5元/Nm3之間，且環(huán)保性能較好，生產(chǎn)的氫氣純度高，目前而言適用于大規(guī)模制取燃料電池所使用的氫氣原料，也是可實(shí)現(xiàn)度最高的氫氣來源。

甲醇裂解和液氨裂解成本較氯堿制氫高50%左右，較化石資源制氫技術(shù)前期投資低、能耗低，較水電解法制氫單位氫成本低。

水電解法制氫成本最高，在2.5~3.5元/Nm3之間，且成本在不斷降低，碳排放量低，且在應(yīng)用水力、潮汐、風(fēng)能的情況下能量轉(zhuǎn)化率高達(dá)70%以上。在未來與可再生能源發(fā)電緊密結(jié)合的條件下，水電解法制氫將發(fā)展成為氫氣來源的主流路線。2）從理論儲(chǔ)備和經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)備的角度來看，氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫的經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)備能夠滿足長三角地區(qū)對(duì)于氫氣的需求，全國范圍來看也儲(chǔ)備充足。我們通過統(tǒng)計(jì)氯堿工業(yè)和其他化工原料（天然氣、甲醇、液氨等）的產(chǎn)能，計(jì)算了理想情況下氫氣的理論產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能假設(shè)——

（1）產(chǎn)能利用率為76%；

（2）化工原料和天然氣裂解制氫的部分相當(dāng)于原有產(chǎn)能的3%；

（3）燃料電池乘用車以豐田Mirai作為數(shù)據(jù)樣本（儲(chǔ)氫量5kg，續(xù)駛里程482km）；

（4）燃料電池物流車以E-truck為數(shù)據(jù)樣本（儲(chǔ)氫量7.5kg，續(xù)駛里程400km，載重量4-8噸）；

（5）乘用車年行駛里程數(shù)取值1萬公里；

（6）物流車年行駛里程數(shù)取值12萬公里。

我們得出結(jié)論：目前全國范圍內(nèi)的氯堿工業(yè)制取的氫氣相當(dāng)于76萬噸/年的產(chǎn)能，可供34萬輛燃料電池物流車使用一年，或者可供243萬輛燃料電池乘用車使用一年。

如加上現(xiàn)有天然氣、甲醇、液氨裂解產(chǎn)生氫氣的量，約為202萬噸/年，可滿足90萬輛物流車或648萬輛乘用車一年的氫氣需求量。

我們以目前燃料電池車數(shù)量較集中的江蘇上海一帶作為中心，200km、500km作為半徑，劃定了兩種不同的范圍，分別考慮其產(chǎn)能。

可以發(fā)現(xiàn)，在所劃定的200km范圍內(nèi)，氯堿副產(chǎn)氫氣產(chǎn)能可以供14萬輛物流車或99萬輛乘用車使用；在500km范圍內(nèi)，氯堿副產(chǎn)氫氣產(chǎn)能可供16萬輛物流車或112萬輛乘用車使用?，F(xiàn)階段最佳的制氫和運(yùn)氫方式搭配為：氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫+氣氫拖車運(yùn)輸，其氫氣成本范圍在17.9~19.2元/kg。

該氫源路線的選擇主要是基于成本和環(huán)保的角度考慮的。此外，通過測算氫氣作為燃料的經(jīng)濟(jì)性，我們得出結(jié)論：如果使氫燃料電池車具有較強(qiáng)的競爭力（百公里耗氫成本較百公里耗油成本低20%以上），則氫氣成本需控制在22.78元/kg以下。

現(xiàn)階段影響我國加氫站終端氫氣售價(jià)的主要因素是氫氣成本價(jià)格（占70%），其中包括氫氣原材料（50%）、氫氣生產(chǎn)運(yùn)輸成本（20%）。

因此，要降低我國的氫氣售價(jià)，在補(bǔ)貼力度較強(qiáng)的現(xiàn)階段來看，選擇合適的氫源，并降低氫氣運(yùn)輸與儲(chǔ)藏的成本，是最適當(dāng)?shù)倪x擇；長遠(yuǎn)來看，隨著行業(yè)的發(fā)展和補(bǔ)貼額度的下降，通過提高關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化率水平來降低加氫站的建設(shè)成本則是未來降低氫氣售價(jià)的明智之選。

現(xiàn)階段加氫站對(duì)運(yùn)輸距離（＜500km,200km為宜）和運(yùn)輸規(guī)模（10t/d）的需求來看，氫氣最佳的運(yùn)輸方式仍是氣氫拖車，其成本可以達(dá)到2.3元/kg，而在同等條件下的液氫運(yùn)輸成本可以達(dá)到9.1元/Nm3。

制氫設(shè)備運(yùn)行,氫氣純度應(yīng)不低于

氫氣是一種無污染且高效的清潔能源，是未來能源發(fā)展的一個(gè)方向。我們知道氫在地球上含量很豐富，其中水中含有11.11％的氫。那么如何制取氫氣呢？可以肯定的是，制氫不需要碳酸鈉。歸納起來，大致有這幾種方法：

方法1：電解水。為了增強(qiáng)水的導(dǎo)電性，常在水中加入少量H2SO4或NaOH，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H2O＝（通電）2H2↑十O2↑。

方法2：電解食鹽水。電解食鹽水被稱為氯堿工業(yè)，氫氣是氯堿工業(yè)的副產(chǎn)品?；瘜W(xué)方程式為：2NaCl十2H2O＝（通電）2NaOH十Cl2↑十H2↑。

方法3：水煤氣法。此法是將水蒸氣通過灼熱的焦炭?；瘜W(xué)方程式為：H2O十C＝（高溫）H2十CO。

方法4：石油熱裂的合成氣和天然氣制氫。

方法5：活潑金屬與稀硫酸（或稀鹽酸）。此方法是實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的方法。涉及的化學(xué)方程式為（金屬以鋅為例）：Zn十H2SO4＝ZnSO4十H2↑。

方法6：水的光解。仿生植物的光合作用，利用太陽光將水分解。已故科學(xué)院院長盧嘉錫就曾研究這個(gè)課題，這也是未來科學(xué)家研究制氫的一個(gè)方向，因?yàn)榇朔ǔ杀緲O低。

制氫設(shè)備制造技術(shù)要求

一、電解水制氫多采用鐵為陰極面，鎳為陽極面的串聯(lián)電解槽（外形似壓濾機(jī)）來電解苛性鉀或苛性鈉的水溶液。陽極出氧氣，陰極出氫氣。該方法成本較高，但產(chǎn)品純度大，可直接生產(chǎn)99.7%以上純度的氫氣。這種純度的氫氣常供：①電子、儀器、儀表工業(yè)中用的還原劑、保護(hù)氣和對(duì)坡莫合金的熱處理等，②粉末冶金工業(yè)中制鎢、鉬、硬質(zhì)合金等用的還原劑，③制取多晶硅、鍺等半導(dǎo)體原材料，④油脂氫化，⑤雙氫內(nèi)冷發(fā)電機(jī)中的冷卻氣等。像北京電子管廠和科學(xué)院氣體廠就用水電解法制氫。

二、水煤氣法制氫用無煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時(shí)反應(yīng)而得水煤氣（C+H2O→CO+H2—熱）。凈化后再使它與水蒸氣一起通過觸媒令其中的CO轉(zhuǎn)化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氫量在80%以上的氣體，再壓入水中以溶去CO2，再通過含氨蟻酸亞銅（或含氨乙酸亞銅）溶液中除去殘存的CO而得較純氫氣，這種方法制氫成本較低產(chǎn)量很大，設(shè)備較多，在合成氨廠多用此法。有的還把CO與H2合成甲醇，還有少數(shù)地方用80%氫的不太純的氣體供人造液體燃料用。像北京化工實(shí)驗(yàn)廠和許多地方的小氮肥廠多用此法。

三、由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫石油熱裂副產(chǎn)的氫氣產(chǎn)量很大，常用于汽油加氫，石油化工和化肥廠所需的氫氣，這種制氫方法在世界上很多國家都采用，在我國的石油化工基地如在慶化肥廠，渤海油田的石油化工基地等都用這方法制氫氣