氫氣以及高純氫氣（H2）的應(yīng)用

 

氫氣的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，其中，用量最大的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(guò)程的加氫。結(jié)合廣州市譜源氣體有限公司多年在該領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，將相關(guān)應(yīng)用歸結(jié)如下：氫氣廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、精細(xì)化工和有機(jī)合成、航空航天工業(yè)等領(lǐng)域也廣泛應(yīng)用。氫作為能源，是未來(lái)發(fā)電、電動(dòng)汽車用燃料電池的燃料。

（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，在廣泛范圍內(nèi)氫以多種形式用于石油化學(xué)工業(yè)。我國(guó)的合成氨生產(chǎn)的主要原料是煤制氣、天然氣、石腦油和重油，一個(gè)1000t/d規(guī)模的合成氨廠，每生產(chǎn)1t氨氨約需氫氣336m³。與合成氨一樣，合成甲醇的氫大部分也是由煤制氣、天然氣、石腦油或重油制取，一個(gè)日產(chǎn)千噸級(jí)規(guī)模的甲醇廠，每生產(chǎn)1t甲醇約需氫氣560 m^3。。由于甲醇是一種基本有機(jī)化工原料，又可作為代替燃料，其需要量日益增長(zhǎng)，因而用于甲醇合成的氫氣量也有可能繼續(xù)增長(zhǎng)。

石油煉制工業(yè)用氫量?jī)H次于合成氨。在石油煉制過(guò)程中，氫氣主要用于石腦油加氫脫硫、粗柴油加氫脫硫、燃料加氫脫硫、改善飛機(jī)燃料性能和加氫裂化等方面；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)已烷等方面。

催化重整原料的加氫是除石腦油中的硫化物、氮化物、鉛和砷等雜質(zhì)，是石油煉制工業(yè)是最早使用的過(guò)程。加氫裂化是在氫氣存在下進(jìn)行的催化裂化過(guò)程，反應(yīng)主要特征是C-C鍵斷裂。選擇性加氫主要用于高溫裂解產(chǎn)物，對(duì)乙烯餾分進(jìn)行氣相加氫，對(duì)丙烯餾分采用液相加氫。

加氫精制也是除去有害化合物的過(guò)程，除硫化氫、硫醇、總硫之外，炔烴、烯烴、金屬和準(zhǔn)金屬等均可在加氫過(guò)程中除去。因而，在現(xiàn)代石油化學(xué)加工過(guò)程中，利用加氫工藝可以改善石油化學(xué)品的質(zhì)量，增加最有價(jià)值的石油化學(xué)品的產(chǎn)量，減少重油殘?jiān)徒褂偷纳?，降低結(jié)炭量，提高石油加工廠的適應(yīng)性，從石油加工廢物中可以得到很多有價(jià)值的石油化學(xué)產(chǎn)品，凈化一系列產(chǎn)品，除去有害雜質(zhì)。氫是現(xiàn)代石油加工工業(yè)產(chǎn)品最通用的交化劑，能提高大型裂化裝置的生產(chǎn)能力。

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、醇的同系化反應(yīng)、與不飽和烴反應(yīng)制醛等。此外，采用選擇加氫，可由醛制醇，炔烴制烯烴，硝基苯加氫制苯胺以及由萘制氫化萘等。

（二）電子工業(yè)

在一些電子材料的生長(zhǎng)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，均要采用氫氣作為反應(yīng)氣、還原氣或保護(hù)氣。半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)對(duì)氣體純度要求極高，比如氧雜質(zhì)的允許濃度為10-¹²等。微量雜質(zhì)的“摻入”，將會(huì)改變半導(dǎo)體的表面特性，甚至使產(chǎn)品成品率降低或造成廢品。

在制造非晶體硅太陽(yáng)能電池中，也需要用到純度很高的氫氣。非晶硅薄膜半導(dǎo)體是國(guó)際上近十年來(lái)研制成功的新材料，在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換和信息技術(shù)等方面已展示出了誘人的應(yīng)用前景。

光導(dǎo)纖維的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)已經(jīng)規(guī)模使用，石英玻璃纖維是光導(dǎo)纖維的主要類型，在光纖預(yù)制棒制造過(guò)程中，需要采用氫氧焰加熱，經(jīng)數(shù)十次沉積，對(duì)氫氣純度和潔凈度都有一定要求。

（三）浮法玻璃生產(chǎn)工藝

在玻璃工業(yè)中廣泛使用的氣體有氫、乙炔、氧和氮。浮法玻璃生產(chǎn)時(shí)，為使錫槽中液態(tài)錫不被氧化，采用氮?dú)浠旌蠚鈱?duì)錫槽進(jìn)行保護(hù)，需用氣體純度較高，其中氫氣的純度為99.999%。

（四）冶金工業(yè)

在治金工業(yè)中，氫氣主要用做還原氣，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中，經(jīng)常用氫氣作為保護(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度的不飽和性，經(jīng)氫化處理后，所行產(chǎn)品可穩(wěn)定貯存，并能抵抗細(xì)菌的生長(zhǎng)，提高油的黏度。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(guò)程包括用氫飽和不飽和酸（油酸、亞油酸等）的甘油脂，將氫引入到液體脂肪或植物油的組成中。

（六）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(lái)航空燃料的許多要求，最重要的是，氫燃料對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染。

用氫氣做燃料在許多方面比烴類燃料更優(yōu)越，國(guó)外20世紀(jì)60年代開(kāi)始研制用氫氣作為汽車燃料的問(wèn)題，常規(guī)內(nèi)燃機(jī)經(jīng)少許修改就可用氫氣做燃料。

日本對(duì)以液氫為燃料的超導(dǎo)磁懸浮列車進(jìn)行了可行性研究。美國(guó)波音公司和劉易斯研究中心對(duì)液氫飛機(jī)作過(guò)可行性研究?？梢灶A(yù)見(jiàn)，不久的將來(lái)必然以氫取代烴做燃料。

用氫氣和氧氣可進(jìn)行焊接或金屬、非金屬的熔化。氫氣在氧氣中燃燒的溫度可過(guò)3100K，氫通過(guò)電弧的火焰時(shí)分解成原子氫，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。

氫作為能源，是未來(lái)發(fā)電、電動(dòng)汽車用燃料電池的燃料。燃料電池是將氫燃料與氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化效率高，生成物為水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染被譽(yù)為“零排放”，氫是人類未來(lái)的清潔能源。

（七）其他應(yīng)用

（1）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)常用氫氣做冷卻劑。

（2）在需要獲得超低溫的科學(xué)研究中，常用氫做制冷劑。

（3）在氣相色譜分析中經(jīng)常用氫氣做載氣。

（4）由于氫密度低，還可以用于充填氣球和飛艇。

（5）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)。

氫氣是可燃易爆氣體，并且著火能低、擴(kuò)散速度大，也是窒息性氣體，所以在使用氫氣時(shí)，除應(yīng)嚴(yán)格遵守氫氣安全使用的規(guī)定外，主要應(yīng)防止氫氣集聚形成爆炸混合氣和防止氫氣著火、回火等事故的發(fā)生。

（1）為防止使用場(chǎng)所內(nèi)氫氣的集聚，應(yīng)采取良好的通風(fēng)措施、即時(shí)的氫氣泄漏報(bào)警系統(tǒng)。

（2）氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備、管路及其附件、閥門的選型、選材和施工驗(yàn)收、維護(hù)管理都應(yīng)做到準(zhǔn)確、嚴(yán)格，使氫氣供應(yīng)系統(tǒng)始終處于完好狀態(tài)，不得有泄漏現(xiàn)象發(fā)生。

（3）應(yīng)按規(guī)定檢查使用氫氣場(chǎng)所的電氣裝置（包括防靜電接地）的防爆措施、裝置接線（纜）的完好性，即時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷、即時(shí)正確處理。

（4）應(yīng)按規(guī)定檢測(cè)氫氣純度，使用場(chǎng)所內(nèi)的氫氣濃度，即時(shí)發(fā)現(xiàn)超標(biāo)或不合格，即時(shí)查明原因，即時(shí)處理、直至停止供氫進(jìn)行檢查。

（5）應(yīng)按規(guī)定檢查氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的阻火器是否完好、阻火性能等，使之確保氫氣使用過(guò)程的安全性。
譜源氣體專業(yè)供應(yīng)各種純度與包裝氫氣，關(guān)注最新氫氣價(jià)格、最新氫氣資訊可直接撥打我們熱線：13711176807

產(chǎn)品規(guī)格和技術(shù)指標(biāo)

---

容器規(guī)格	容器尺寸 (cm)	平均重量 (kg)	閥門/螺紋出口	充裝量
40L氫氣鋼瓶，綠色	22×140	51	QF-30 螺紋W21.8-14L	13.5MPa/5.4Nm3

成分		純氫	高純氫氣	超純氫氣	單位
氫氣	≥	99.99%	99.999%	99.9999%	%V
氧（氬）	≤	5	1	0.2	ppmv
氮?dú)?/td>	≤	60	5	0.1	ppmv
一氧化碳	≤	5	1	0.1	ppmv
二氧化碳	≤	5	1	0.1	ppmv
甲烷	≤	10	1	0.2	ppmv
水份	≤	30	3	1.0	ppmv

相關(guān)鏈接：高純氫氣  氫氣