氢气是一种重要的工业气体。工业上制取氢气,依据原料、设备和成本情况,以及对氢气纯度的要求,可分别采取以下多种方法制取。) v( K% j+ ]+ R* g
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①电解法将直流电通过铂电极(或其它惰性材料)通入水中,在阴极可以得到氢气,纯度高达99.5~99.8%:
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氯碱工业电解饱和食盐水制氯气和烧碱时,也同时得到副产品氢气:
4 {9 O) T: c8 q, h <p align=center></p>②水煤气转化法　 将水蒸气通过炽热的焦炭层制得水煤气:<br>+ I$ h; w3 }* ~( Z 然后将水煤气跟水蒸气混合,以氧化铁为催化剂,使水煤气中的CO转化为CO2:/ n/ N* M- w* }7 o. @& x
二氧气化碳溶于水,通过加压水洗即得到较纯净的氢气。
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③烃类裂解法　 碳氢化合物经过高温裂解,裂解气中含有大量氢气,经过低温冷冻系统,可得到90%的氢气。如甲烷裂解:
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' L z+ {1 |) J( |3 n <p align=center></p>④烃类蒸气转化法　 碳氢化合物在高温和催化剂的作用下与水蒸气作用,可以得到主要含氢气和一氧化碳的一种混合气体,例如:<br>% I, R, J* v# ^9 u0 S <p align=center></p>用分子筛吸附法或水煤气转化法除去CO,可得到纯净的氢气。天然气、油田气和炼厂气(石油炼制厂的副产气体)等都可用烃类裂解法和烃类蒸气转化法得到氢气。( Y- |! ^ F! [3 ?9 p; i<br><p align=center><strong></strong></p><p align=center><strong>氢气的工业制法之二</strong></p>工业上制取氢气有下列几种方法:# J& y2 e- y( B. X9 S<br>* {. i) H! J# P5 c% i<br>(1)电解水法　 d- h5 f: A+ X# d$ i) f<br><br>! Q! W' j: V0 @" t+ i7 a% E在电解槽中,电解25%NaOH溶液,温度控制在80~85℃,在阴极上析出氢气,在阳极上析出氧气。4 b. K2 L/ D0 s<br>在阴极上　 4H++4e===2H2# B9 O! N9 X& {; P/ C% n<br>在阳极上　 4OH-====2H2O+O2+4e<br>& T2 y" T- d* w: Y* R因为H+和OH-来自H2O的电离,所以电解H2O的反应是:<br>( ]" D/ E3 b* l" M <br>' l) i* E# E+ Q1 g0 i9 M用这种方法制得的氢气,含杂质很少,其纯度为99.7%~99.8%。<br>9 i' M" M9 b- V' Z5 I, E<br>9 s* J& c _, w(2)电解食盐水法　 <br> n! T. u8 V; F0 V+ O+ m( ~6 n在氯碱工业中,电解食盐的饱和溶液,温度控制在70~80℃,除得到氯气和氢氧化钠外,同时可制得氢气。主要反应如下:<br>3 l1 n0 \! l0 T' S在阳极上　 2Cl-====Cl2+2e<br>$ G; ^% v ~" k9 @7 z$ I在阴极上　 2H++2e====H2<br>8 Y) J. J n. k# k' k在阴极附近积集了OH-离子和Na+离子。7 H! x8 k( D5 ?% g5 P$ c/ d<br><br>) w6 T. } Z+ U(3)水煤气转化法先将水蒸气通过灼热的无烟煤或焦炭,制得水煤气:8 W/ H% a- a3 y' a* B/ v/ v% c2 Y
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再将水煤气与过量水蒸气混合,在450~550℃和催化剂的作用下,使水煤气中的一氧化碳转化为二氧化碳,并增加了混合气体中氢气的含量。" c& q( B: e4 k, G$ m; _' {( m
最后将二氧化碳和氢气的混合气体加压(12~30大气压),经过水洗或用氨水吸收以除去二氧化碳,而分离出氢气。
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3 k/ M+ t. f8 G. j! ?! E i, l! }(4)从天然气、炼厂气(石油炼制厂的副产气体)、油田气等气体燃料中获得氢气。+ U3 [- b* c2 p
) {; z1 i# S! h" G9 p在这些燃料气体中都含有大量的碳氢化合物。在一定条件下,可以和水蒸气或氧气反应,生成一氧化碳和氢气。例如,以甲烷为主要成分的天然气(甲烷含量在95%以上)和水蒸气在800~1000℃时以镍为催化剂,即可转化为一氧化碳和氢气。' ~7 I( L# D& I( }
又如,在炼厂气中含有氢气和甲烷9~40%,其它碳氢化合物91~60%,在高温下,借催化剂的作用,将氧气和过量的炼厂气进行部分氧化反应,可制得一氧化碳和氢气。/ T4 m2 K' y7 u# m) S- t" U
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从上述一氧化碳和氢气的混合气体分离出氢气的方法,与水煤气转化法相同。6 g: [8 T( {9 P6 v<br><p align=center><strong></strong></p><p align=center><strong>氢气的工业制法之三</strong></p>工业上制氢气要考虑到原料、能量来源、成本和设备情况,也要根据所需氢气的纯度和用量来制造氢气,现把主要方法简介于下:- X) {' H# r; p% `7 W$ x% `<br> K$ O% z' T# e3 i<br>