氢气和高纯度氢气的广泛应用

氢具有广泛的应用，并且最大量的氢被用作重要的石油化学原料，用于在石油精制过程中生产合成氨，甲醇和加氢。氢广泛用于电子工业，冶金工业，食品加工，浮法玻璃，精细化工和有机合成，航空航天工业等领域。氢作为能源，是未来发电和电动汽车燃料电池的燃料。 （1）石化氢是现代炼油业和化学工业的基本原料之一。氢在石化工业中以多种形式广泛使用。中国生产合成氨的主要原料是煤制气，天然气，石脑油和重油。一座1000t / d规模的合成氨厂每1t氨需要大约336m3氢气。像合成氨一样，合成甲醇的氢也主要由煤制气，天然气，石脑油或重油生产。日产能为1,000吨的甲醇工厂每1吨甲醇约含560立方米氢气。 。由于甲醇是一种基本的有机化学原料，并且可以用作代用燃料，因此对甲醇的需求不断增加，用于甲醇合成的氢气数量也有可能继续增加。石油精炼工业中使用的氢气量仅次于合成氨。在石油精制过程中，氢气主要用于石脑油加氢脱硫，粗柴油加氢脱硫，燃料加氢脱硫，改善飞机燃料性能和加氢裂化，在石化工业中，氢主要用于C3。馏分加氢＝汽油加氢，C6〜C8。该级分被加氢脱烷基化并产生环己烷。除石脑油中的硫化物，氮化物，铅和砷外，催化重整原料的加氢是首次用于石油精炼行业。加氢裂化是在氢存在下进行的催化裂化过程。该反应的主要特征是C-C键裂解。选择性加氢主要用于高温裂化产物，乙烯馏分的气相加氢和丙烯馏分的液相加氢。加氢处理也是去除有害化合物的方法。除硫化氢外，硫醇和总硫还可以在氢化过程中除去炔烃，烯烃，金属和准金属。因此，在现代石化加工过程中，使用加氢工艺可以提高石化产品的质量，增加最有价值的石化产品的产量，减少重油残渣和焦油的形成，减少木炭的量，并改善石油。加工厂。适应性强，从石油加工废料中可以得到很多有价值的石化产品，可以净化一系列产品，去除有害杂质。氢是现代石油加工工业产品中最常见的交联剂，可以提高大规模裂解装置的生产能力。在石油化学领域，氢和一氧化碳也可用于合成各种有机化合物，例如乙二醇的合成，聚亚甲基的合成，醇的同系化以及与不饱和烃的反应以生成醛。此外，通过选择性氢化，可以使用醛来生产醇，炔烃到烯烃，硝基苯到苯胺，以及萘氢化萘。 （2）电子工业在某些电子材料的生长以及衬底的制备，氧化工艺，外延工艺和化学气相沉积（CVD）技术中，将氢气用作反应气体，还原气体或保护气体。半导体集成电路的生产需要极高的气体纯度，例如10-12的允许氧杂质浓度。微量杂质的掺入会改变半导体的表面特性，甚至会降低产品的产量或造成浪费。在非晶硅太阳能电池的制造中，还必须使用高纯度的氢。非晶硅薄膜半导体已经在世界范围内成功开发了近十年，并且在太阳能转换和信息技术方面显示出诱人的应用前景。光纤的应用和开发已被大规模使用。石英玻璃纤维是光纤的主要类型。在光纤预制棒的制造过程中，需要通过氢氧火焰对其进行加热。经过数十次沉积，氢的纯度和清洁度是确定的。要求。 （三）浮法玻璃生产工艺玻璃行业广泛使用的气体有氢气，乙炔，氧气和氮气。在浮法玻璃的生产中，为了防止锡槽中的液态锡被氧化，使用氮气罐来保护锡槽，并且所需气体的纯度较高，其中氢气的纯度为99.999％。 （4）冶金工业在冶金工业中，氢气主要用作还原气体，将金属氧化物还原成金属。除了用于还原几种金属氧化物以生产纯金属的氢气外，在高温下对某些金属设备进行锻造时，氢气通常还用作保护气体以防止金属氧化。 （5）食品加工业许多天然食用油具有很大的不饱和度。经过氢化处理后，产品可以稳定地储存，可以抵抗细菌的生长，提高油的粘度。用于植物油加氢的氢具有较高的纯度要求，并且在使用前通常需要严格纯化。食用油氢化产品可以加工成人造黄油和食用蛋白质。非食用油的氢化产生了用于生产肥皂和牲畜饲料的原料。该方法涉及将氢引入到液体脂肪或植物油与饱和了氢的不饱和酸（油酸，亚油酸等）的甘油酯的组合物中。 （六）航天技术和气体应用氢作为航空燃料有许多优点。它不仅可以满足未来航空燃料的许多要求，而且最重要的是，氢燃料不会污染环境。在许多方面，使用氢作为燃料优于碳氢化合物燃料。在1960年代，外国开始开发氢气作为汽车燃料。常规的内燃发动机可以在进行较小改动的情况下用氢气作为燃料。日本对以液态氢为燃料的超导磁悬浮列车进行了可行性研究。美国波音和刘易斯研究中心对液氢飞机进行了可行性研究。可以预见，在不久的将来，氢将代替碳氢化合物用作燃料。氢或氧的焊接可以通过金属或非金属熔化完成。氢气在氧气中燃烧的温度可能超过3100K。氢通过电弧的火焰分解成原子氢。原子氢可用于大多数难熔金属，高碳钢，耐腐蚀材料，有色金属等的熔化和焊接。用原子氢焊接的优点是氢原子束防止了焊接部分的氧化，并且不会在焊接部分中形成水垢。氢作为能源，是未来发电和电动汽车燃料电池的燃料。燃料电池将氢燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能，转化效率高，产品为水。它被称为对环境无污染。零排放，氢是人类未来的清洁能源。 （7）其他应用（1）由于氢的高导热性，氢常被用作大型发电机组的冷却剂。 （2）在需要超低温的科学研究中，氢气通常用作制冷剂。 （3）气相色谱分析中经常使用氢气作为载气。 （4）由于氢密度低，因此也可用于填充气球和飞艇。 （5）利用金属氢化物的吸氢放热和脱氢吸热特性可以建立热泵循环或热吸附压缩机。