水素製造


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水素を製造する技術や産業手段。

キーワード:水素発生、業界、電気分解、熱分解、改質、金属触媒、費用、条件、搾取。

はじめに

現在、非常にファッショナブルな、そしておそらく誤って考え、将来の世代のためのエネルギーソリューションとして、水素は地球上の天然の状態でしかしではありません。

ことがありますので缶 エネルギー源とは考えられません (化石や再生可能エネルギーとは違って)単に エネルギー担体、すなわちエネルギーを輸送または転送する方法。 液体石油燃料はまだ何年も先にそれらの持つように残念なことに、水素エネルギーの利用に関連する制約は、多数あります。

しかし、これらの考慮事項の水素の使用に加えて、のは、この記事の主題に取得してみましょう。 水素は地球上で自然な形で存在していないので、実際に、それは必要であった(特にそれがされます)éconologiquement収益性の高い生産方法を開発しています。 ここでは現在の方法の概要です。

宇宙打ち上げ:詳細については、(純粋H2上で実行されている限界燃料電池自動車に加えて)現在、水素エネルギーは、ただ1つの領域で使用されます。

1)原材料

主に炭化水素(天然ガス)と水。

2)工業製造。

H2O削減原則:
a)は、炭化水素、主に天然ガス、
b)の電気分解、
c)の炭素。

二水素の主な情報源:3)天然ガスを改質。

1970ので、ナフサを改質することは一般的に天然ガスに置き換えられます。

a)の原理

ニッケルの質量の(持続時間によって800 900%のリングで含浸されたアルミナ上にニッケル酸化物の触媒の存在下で、3,3℃、10メガパスカル - 合成ガスは16で水蒸気改質によって製造されます8 10年に生命)との反応に応じて:

CH4 + H2O 3 2 + = K kJの/モルに対する反応の<====> CO + 298 H206,1ヒート

反応は、高度に吸熱、エネルギーの連続供給を必要とします。 ガス混合物は、触媒を含有する、外部加熱管を通って流れます。 10のオーダーから、直径メートル長いにおける500 10 cmの数百チューブ(11まで)にオーブンに入れています。 改質した後に、合成ガスは、未反応のメタンの体積5 11%以下で含まれています。

触媒は、NISを与えるために、硫黄の存在に非常に敏感である:Niの原子にS原子1 1000未満では触媒を被毒させるのに十分です。 天然ガスは0,1 ppmのS.内脱硫する必要があります

ジエタノールアミンの水溶液中での吸収に続いて接触水素化により得られたprédésulfuration後(第硫黄で処理ガスラックを参照)、新たな水素化を行うに350 - 400℃のモリブデン触媒の存在下で、可能-cobaltまたはモリブデン - ニッケルは、硫化水素にすべての硫黄化合物を変換します。 硫化水素は380に固定されている - 400を°Cで酸化亜鉛の反応に従って:

H2S + ZnOの--->のZnS + H2O

B)COを回収せずにアンモニアを生成するための合成ガスの利用():

コンテンツはNH2形成反応の化学量論比で、H3でジアゾ化されるような量の空気を追加することにより、改質二次が提供されます。 空気が残りO2 CH4を酸化させます。 触媒は酸化ニッケルをベースにしています。

CO合成ガスは、2工程で追加の生産CO2 H2と、変換によって変換されます。 したがって、H70の2%を含むガス。

CO + H2O <====> CO2 + H2 DRH°= 298 - 41 kJの/モル

- へ320 - 370℃の酸化鉄(Fe3O4)と銅系金属を添加した酸化クロム(Cr2O3)をベースとする触媒です。 触媒は、粉末状の酸化物から得られたペレットの形態であるか、4 10の歳以上に彼の人生をスピネル。 残留COの体積2 3%の第二段階で変換され、

- 205へ - 銅酸化物(質量%で240 15)とアルミナ、生活上の酸化クロムと亜鉛をベースとする触媒と30°C 1 5年に。 変換後:体積約0,2%のCO残留。

- CO2はアミン35バーの溶液、または炭酸カリウム溶液中で溶解することによって除去されます。 大気圧まで膨張CO2が解除され、リサイクル液によって。

- 水素はその後、アンモニアを合成するために使用されます

COとH2の回復と合成ガスのc)の使用。

改質には、酢酸、ギ酸、アクリル酸、ホスゲン及びイソシアネートを製造するためのCOの興味深い原料供給源です。

二酸化炭素、乾燥除去した後、二水素及び一酸化炭素を分離します。 エア・リキードは、2極低温のプロセスを使用しています。

- 交換およびCOの縮合に冷却することにより:COは97-98の%の純度を有しており、H2は2 5%のCO 2で含まれています。

- 液体メタンでスクラビングすることにより冷却することにより:COは98-99の%の純度を有しており、H2はわずか数ppmのCOが含まれています。

例えば、Pardiesでローヌ・プーラン(64)の酢酸ユニット(14 800 m3 COと32 290 m3 /時間H2 / hの)Acetex(カナダ)により買収し、ホスゲンの1995これらのメソッドを使用してSNPEトゥールーズ。

d)の高純度の取得H2

このような電子機器、食品加工、宇宙推進二水素などのアプリケーションは、非常に高い純度を必要とします。 これは、活性炭(PSAプロセス)の不純物の吸着によって精製されます。 得られた純度は99,9999の%より大きくてもよいです。

4)電解

- のNaCl:H2 coは(28 1kg当たりトンH2 Cl2の)は、世界H3の2の%を提供します。 ヨーロッパでは、二水素の半分以上は、このソースからの産業用ガス生産者によって配布されます。

現在、収益性がない: - H2Oの。 収益は、電力コスト、4,5キロワット時/ m3 H2程度の消費量にリンクされています。 グローバルは世界H33の約000%を与え、H3 / hの容量や2 1 m2をインストールしました。

電気分解は、純粋な利用可能な水(活性炭濾過、イオン交換樹脂による脱塩合計)を使用して、(%濃度25する40の)KOH水溶液を用いて行われます。 抵抗率は2 104 W.cm.よりも高くなければなりません 陰極は、Niに基づく表面堆積物の形成によって活性化軟鋼です。 アノードは、ニッケルメッキまたは固体ニッケルです。 最も使用されるダイヤフラムは石綿(クリソタイル)です。 テンションが1,8と2,2 V.の間2,2 2,5 MWに電気分解することによって到達することができる電力です。

石炭の5)熱分解はH5の約2%が含まれています。

1100%のCH1400(石炭の60のトン2ガスm25を与える) - コークス製造(石炭の揮発分除去によっては、4-1°C)は、%H300は3ガスを提供します。 天然ガスの利用がH2を生成するので、コークス炉ガスが燃焼し、(章に天然ガスを参照)に放出されるエネルギーを回収します。

6)石炭ガス化

天然ガスの使用前H2の主な情報源。 それはもはや、南アフリカ(サソール)ことにより、合成燃料を製造するための合成ガスを製造する以外は、今使用されていません。 この技術は、いくつかの生産ユニットを除いて、現在有益ではありません:NH3(日本)、メタノール(ドイツ)、無水酢酸(イーストマン・コダック社、米国)。

- 原理:水性ガスまたは合成ガスの形成、1000°Cで

C + H2O <====> CO + H2
反応エンタルピー298°K = + 131 kJの/モル

炭素燃焼温度を維持するために送風O2を必要とする吸熱反応。 ガス組成:50%H2 - 40の%のCO。

CO転化によってH2の生産を向上させる、上記を参照してください。

- 使用法:ガス化ガス化装置(ルルギ(Lurgi))。



将来的には、地下のガス化を使用することができます。

7)他の情報源

- 改質及び石油製品の接触分解。

- ナフサのスチームクラッキング(エチレン生産)。

- 副産物スチレンの製造(アトケム社、ダウ)から:主要な供給源。

- エア・リキードによりクールー、フランス領ギアナで使用されるメタノールをクラッキング(グランデParoisseのプロセスが)、アリアンの航空券を液体水素(10百万L /年)を生成します。

- 石油留分(シェルとテキサコプロセス)の部分酸化。

- アンモニア生産ユニットでパージガス。

- 生化学反応による微生物。 微細藻類と例えば:クラミドモナス収量はまだかなり低いですが、現在の研究は有望です。 さらに詳しい情報 こちらをクリック。 しかし、注意してください:海洋食物連鎖のベースの生物に関する遺伝的変化は、リスクがないわけではありません...


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