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高純氫在各行各業(yè)中應(yīng)用
2018-7-31 11:49:07
氫氣是作為一種重要的石油化工原料，用于生產(chǎn)合成氨、甲醇以及石油煉制過程的加氫反應(yīng)，在電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品工業(yè)、浮法玻璃、精細(xì)有機(jī)合成、航空航天工業(yè)等領(lǐng)域。更對氫氣資訊及價(jià)格走勢，可直接致電氣體專線：13711176807
一、石油化工，氫氣是現(xiàn)代煉油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)的基本原料之一，廣泛范圍內(nèi)氫以多種形式用于化學(xué)工業(yè)。合成氨、甲醇用的氫大部分是由天然氣、石腦油或重油的蒸汽轉(zhuǎn)化或部分氧化制取。
石油煉制工業(yè)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、燃料油加氫脫硫、改善飛機(jī)燃料的無火焰高度和加氫裂化等方面；在石油化工領(lǐng)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(chǎn)環(huán)己烷等方面。
在石油化工領(lǐng)域，還可以用氫和一氧化碳反應(yīng)合成多種有機(jī)化合物，如乙二醇的合成、合成聚甲烯(poly methylen）、,醇的同系化反應(yīng)、與不飽和烴反應(yīng)制醛等。用費(fèi)托法可以合成各種烴，包括發(fā)動機(jī)燃料和一系列有價(jià)值的單一有機(jī)化合物，如固體石蠟、含氧化合物等
石油煉制工業(yè)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、燃料油加氫脫硫、改善飛機(jī)燃料的無火焰高度和加氫裂化等方面；在石油化工領(lǐng)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(chǎn)環(huán)己烷等方面。
在石油化工領(lǐng)域，還可以用氫和一氧化碳反應(yīng)合成多種有機(jī)化合物，如乙二醇的合成、合成聚甲烯(poly methylen）、,醇的同系化反應(yīng)、與不飽和烴反應(yīng)制醛等。用費(fèi)托法可以合成各種烴，包括發(fā)動機(jī)燃料和一系列有價(jià)值的單一有機(jī)化合物，如固體石蠟、含氧化合物等
采用選擇加氫，可由醛制醇，炔烴制烯烴，甲苯脫烷基制苯，硝基苯加氫制苯胺以及由萘制氫化萘等。在輕化工行業(yè)中所使用的二苯基亞甲基二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、己二酸、脂肪醇等都需要采用催化加氫工藝。氫氣純度不同對加氫裝置能耗有較大影響，如95%的氫和99%氫用于柴油加氫對比，前者能耗為后者的1.35倍。氫氣中含有的兩類雜質(zhì)對生產(chǎn)不利，一類是使催化劑中毒的雜質(zhì)(如O,H2S)，一類是惰性物質(zhì)(如甲烷、氮?dú)?/span>、烴類)，有毒雜質(zhì)會使催化劑活性下降。
二、電子工業(yè)、在晶體的生長與襯底的制備、氧化工藝、外延工藝中以及化學(xué)氣相淀積（CVD）技術(shù)中，均要用到氫氣。
半導(dǎo)體工業(yè)對氣體純度要求極高，微量雜質(zhì)的“摻人”，將會改變半導(dǎo)體的表面特性。
電子工業(yè)中多晶硅的制備需要用到氫。當(dāng)硅用氯化氫生成三氯氫硅SiHCl3后，經(jīng)過分餾工藝分離出來，在高溫下用氫還原，達(dá)到半導(dǎo)體需求的純度：
在制造非晶硅太陽電池中，也用到純度很高的氫氣。
光導(dǎo)纖維的應(yīng)用和開發(fā)是新技術(shù)革命的重要標(biāo)志之一，石英玻璃纖維是光導(dǎo)纖維的主要類型，在制造過程中，需要采用氫氧焰加熱，經(jīng)數(shù)十次沉積，對氫氣純度和潔凈度都有很高要求。
浮法玻璃生產(chǎn)
三、在玻璃工業(yè)中、廣泛使用的氣體有氫和氮。在浮法玻璃成形設(shè)備中裝有熔融的錫液，它極易被氧化，生成氧化錫，造成玻璃沾錫，增加錫的消耗量，因此需要將錫槽密封，并連續(xù)不斷送人純凈2-8%氫氮混合氣，維持槽內(nèi)正壓與還原氣氛，保護(hù)錫液不被氧化。 四、冶金工業(yè)、在冶金工業(yè)中，氫氣主要用作還原氣，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時(shí)，氫氣作為保護(hù)氣以使金屬不被氧化。
五、食品加工工業(yè)
許多天然食用油具有很大程度的不飽和性，經(jīng)氫化處理后，所得產(chǎn)品可穩(wěn)定貯存，并能抵抗細(xì)菌的生長，提高油的粘度。植物油加氫氫化所用的氫氣，純度要求都很高，一般需嚴(yán)格提純后方可使用。食用油加氫的產(chǎn)品可加工成人造奶油和食用蛋白質(zhì)等。非食用油加氫可得到生產(chǎn)肥皂和畜牧業(yè)飼料的原料，過程包括用氫和不飽和酸（油酸、亞油酸等）的甘油脂，將氫引人到液體脂肪或植物油的組成中。
空間技術(shù)與燃?xì)鈶?yīng)用
氫作為航空燃料的優(yōu)點(diǎn)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，氫燃燒對環(huán)境基本不產(chǎn)生污染。按單位質(zhì)量計(jì)，氫的燃燒熱值(119900-141900kJ/kg)比烴類燃料的燃燒熱值大1.8倍。由液氫
和液氧組合成的推進(jìn)劑具有很高的比推力。因此，在空間技術(shù)中大量使用液氫。
用氫氣和氧氣可進(jìn)行焊接。氫氣在氧氣中燃燒的溫度可達(dá)3100K，氫通過電弧的火焰時(shí)分解成原子氫，生成的原子氫飛向熔接表面，金屬依靠吸收原子氫的熱被進(jìn)一步加熱、熔化，使金屬焊接表面的溫度高達(dá)3800-4300K。這種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(jìn)行焊接的優(yōu)點(diǎn)在于，氫原子束能防止焊接部位被氧化，使焊接的地方不產(chǎn)生氧化皮。
氫氣還可以用作燃料電池的燃料。燃料電池是將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為直流電能的裝置.
由于氫具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，在大型發(fā)電機(jī)組中經(jīng)常用氫氣作冷卻劑。又由于氫是除氦以外具有極低沸點(diǎn)的氣體，液態(tài)氫在真空中蒸發(fā)可獲得14-15K的低溫，因而，在需要獲得超低溫的科學(xué)研究中，常用氫作制冷劑。此外，在氣相色譜分析中經(jīng)常用氫氣作載氣。由于氫密度低，還可以用于充填氣球和飛艇。
利用金屬氫化物吸氫放熱、脫氫吸熱的性質(zhì)，可以建立熱泵循環(huán)或熱吸附壓縮機(jī)。還可利用金屬氫化物來貯存氫能。
許多天然食用油具有很大程度的不飽和性，經(jīng)氫化處理后，所得產(chǎn)品可穩(wěn)定貯存，并能抵抗細(xì)菌的生長，提高油的粘度。植物油加氫氫化所用的氫氣，純度要求都很高，一般需嚴(yán)格提純后方可使用。食用油加氫的產(chǎn)品可加工成人造奶油和食用蛋白質(zhì)等。非食用油加氫可得到生產(chǎn)肥皂和畜牧業(yè)飼料的原料，過程包括用氫和不飽和酸（油酸、亞油酸等）的甘油脂，將氫引人到液體脂肪或植物油的組成中。
空間技術(shù)與燃?xì)鈶?yīng)用
氫作為航空燃料的優(yōu)點(diǎn)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，氫燃燒對環(huán)境基本不產(chǎn)生污染。按單位質(zhì)量計(jì)，氫的燃燒熱值(119900-141900kJ/kg)比烴類燃料的燃燒熱值大1.8倍。由液氫
和液氧組合成的推進(jìn)劑具有很高的比推力。因此，在空間技術(shù)中大量使用液氫。
用氫氣和氧氣可進(jìn)行焊接。氫氣在氧氣中燃燒的溫度可達(dá)3100K，氫通過電弧的火焰時(shí)分解成原子氫，生成的原子氫飛向熔接表面，金屬依靠吸收原子氫的熱被進(jìn)一步加熱、熔化，使金屬焊接表面的溫度高達(dá)3800-4300K。這種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(jìn)行焊接的優(yōu)點(diǎn)在于，氫原子束能防止焊接部位被氧化，使焊接的地方不產(chǎn)生氧化皮。
氫氣還可以用作燃料電池的燃料。燃料電池是將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為直流電能的裝置.
由于氫具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，在大型發(fā)電機(jī)組中經(jīng)常用氫氣作冷卻劑。又由于氫是除氦以外具有極低沸點(diǎn)的氣體，液態(tài)氫在真空中蒸發(fā)可獲得14-15K的低溫，因而，在需要獲得超低溫的科學(xué)研究中，常用氫作制冷劑。此外，在氣相色譜分析中經(jīng)常用氫氣作載氣。由于氫密度低，還可以用于充填氣球和飛艇。
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