हाइड्रोजन उत्पादन


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हाइड्रोजन के उत्पादन के तकनीकी और औद्योगिक साधन।

कीवर्ड: हाइड्रोजन उत्पादन, उद्योग, इलेक्ट्रोलिसिस, pyrolysis, सुधार, धातु उत्प्रेरक, लागत, स्थिति, शोषण।

परिचय

बहुत फैशनेबल अब, और शायद गलत तरीके से माना जाता है, के रूप में भविष्य की पीढ़ियों के लिए एक ऊर्जा समाधान, हाइड्रोजन, लेकिन नहीं पृथ्वी पर देशी राज्य में है।

अत: कर सकते हैं एक ऊर्जा स्रोत के रूप में नहीं माना जा (जीवाश्म या अक्षय ऊर्जा के विपरीत), लेकिन महज एक ऊर्जा वाहकयानी एक तरह से परिवहन या ऊर्जा हस्तांतरण करने के लिए। दुर्भाग्य से, हाइड्रोजन ऊर्जा के उपयोग से संबंधित बाधाओं के कई हैं, ताकि तरल पेट्रोलियम ईंधन अभी भी कई वर्षों उनमें से आगे है।

लेकिन इन बातों को हाइड्रोजन के उपयोग के अलावा, हम इस लेख के विषय को मिलता है। दरअसल, जब से हाइड्रोजन पृथ्वी पर प्राकृतिक रूप में मौजूद नहीं है, यह जरूरी हो गया था (और विशेष रूप से यह होगा) लाभदायक उत्पादन के तरीके éconologiquement का विकास। यहां मौजूदा तरीकों की एक सिंहावलोकन है।

अंतरिक्ष प्रक्षेपण: जानकारी के लिए, वर्तमान में (सीमांत ईंधन सेल शुद्ध H2 पर चलने वाले वाहनों के अलावा) हाइड्रोजन ऊर्जा केवल एक क्षेत्र में प्रयोग किया जाता है।

1) कच्चे माल

मुख्यत: हाइड्रोकार्बन (प्राकृतिक गैस) और पानी।

2) औद्योगिक विनिर्माण।

H2O कमी सिद्धांत:
क) हाइड्रोकार्बन, मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस,
ख) इलेक्ट्रोलिसिस,
ग) कार्बन।

dihydrogen का मुख्य स्रोत: 3) प्राकृतिक गैस में सुधार।

1970 के बाद से, सुधार मिट्टी का तेल आम तौर पर प्राकृतिक गैस की जगह है।

एक) सिद्धांत

संश्लेषण गैस सुधार भाप द्वारा निर्मित है, 800 में - 900 डिग्री सेल्सियस और 3,3 एमपीए, एल्यूमिना पर निकल ऑक्साइड का उत्प्रेरक की उपस्थिति नी के द्रव्यमान (की अवधि के द्वारा 10 16% करने के छल्ले के साथ गर्भवती में 8 10 साल तक जीवन) और प्रतिक्रिया के अनुसार:

CH4 + H2O <====> 3 2 + = कश्मीर जूल की प्रतिक्रिया के सीओ + 298 H206,1 हीट / मोल

प्रतिक्रिया, अत्यधिक एन्दोठेर्मिक, ऊर्जा की एक सतत आपूर्ति की आवश्यकता है। गैस मिश्रण बाह्य रूप से गर्म ट्यूब के माध्यम से बहती है, उत्प्रेरक हैं। व्यास में 500 10 सेमी के कुछ सौ ट्यूब (11 तक) के लिए दस के आदेश से और लंबे समय तक एक ओवन में रखा जाता हूँ। सुधार के बाद, संश्लेषण गैस unreacted मीथेन की मात्रा से 5 11% से कम होता है।

से एटम 1 1000 नी परमाणु के लिए उत्प्रेरक जहर करने के लिए पर्याप्त है कम: उत्प्रेरक सल्फर की उपस्थिति एनआईएस देने के लिए बहुत संवेदनशील है। प्राकृतिक गैस 0,1 पीपीएम एस के भीतर किया जाना चाहिए desulfurized

उत्प्रेरक Diethanolamine की एक जलीय घोल में अवशोषण के द्वारा पीछा हाइड्रोजनीकरण द्वारा प्राप्त prédésulfuration के बाद (अध्याय सल्फर में प्रसंस्करण गैस Lacq देखें), एक नया हाइड्रोजनीकरण प्रदर्शन करने के लिए 350 - 400 डिग्री सेल्सियस मोलिब्डेनम उत्प्रेरक की उपस्थिति में की अनुमति देता है, -cobalt या मोलिब्डेनम, निकल, हाइड्रोजन सल्फाइड के लिए सभी गंधक यौगिकों बदलना। : प्रतिक्रिया के अनुसार जिंक आक्साइड पर डिग्री सेल्सियस 380 - हाइड्रोजन सल्फाइड 400 करने के लिए तय हो गई है

H2S + ZnO ---> ZnS + H2O

ख) संश्लेषण गैस के उपयोग अमोनिया (सीओ की वसूली के बिना उत्पादन करने के लिए):

वहाँ एक राशि ऐसी है कि सामग्री NH2 गठन प्रतिक्रिया की stoichiometric अनुपात में, H3 साथ diazotized है हवा जोड़कर एक माध्यमिक सुधार प्रदान की जाती है। एयर ऑक्सीकरण होता शेष O2 CH4। उत्प्रेरक निकल ऑक्साइड पर आधारित है।

सीओ संश्लेषण गैस तो 2 चरणों में रूपांतरण द्वारा परिवर्तित किया जाता है, अतिरिक्त उत्पादन CO2 H2 के साथ। इस प्रकार, एक गैस H70 की 2% से युक्त।

सीओ + H2O <====> CO2 + H2 मानव संसाधन निदेशक ° = 298 - 41 केजे / मोल

- करने के लिए 320 - 370 ° एक उत्प्रेरक के लोहे के आक्साइड (Fe3O4) और क्रोमियम ऑक्साइड (Cr2O3) तांबा आधारित धातु अलावा के साथ के आधार पर के साथ सी। उत्प्रेरक पाउडर आक्साइड से प्राप्त छर्रों के रूप में है या 4 10 साल और पुराने के लिए अपना जीवन Spinels। अवशिष्ट सीओ की मात्रा से 2 3% के लिए एक दूसरे चरण में परिवर्तित कर रहे हैं,

- करने के लिए 205 - 240 डिग्री सेल्सियस एक उत्प्रेरक तांबे ऑक्साइड (15 30 जन%) और क्रोमियम आक्साइड और जस्ता एल्यूमिना पर, 1 5 साल तक के जीवन पर आधारित है। बाद रूपांतरण: 0,2% के बारे में की अवशिष्ट सीओ मात्रा से।

- CO2 amines 35 बार के समाधान में एक या पोटेशियम कार्बोनेट के घोल में विघटन से निकाल दिया जाता है। वायुमंडलीय दबाव के विस्तार के द्वारा, CO2 जारी की है, और पुनर्नवीनीकरण समाधान।

- हाइड्रोजन तो अमोनिया के संश्लेषण के लिए प्रयोग किया जाता है

ग) सीओ और H2 की वसूली के साथ संश्लेषण गैस का प्रयोग करें।

सुधार एसिटिक एसिड, फार्मिक एसिड, एक्रिलिक एसिड, विषैली गैस और आइसोसाइनेट के निर्माण के लिए सीओ का एक दिलचस्प कच्चे माल स्रोत है।

कार्बन डाइऑक्साइड और सुखाने को हटाने के बाद, dihydrogen और कार्बन मोनोऑक्साइड अलग हो रहे हैं। एयर Liquide दो क्रायोजेनिक प्रक्रियाओं का उपयोग करता है:

- एक्सचेंजर्स और सीओ का संक्षेपण में ठंडा करके: सीओ 97-98% की पवित्रता है और H2 2 5% सीओ पर होता है।

- तरल मीथेन के साथ स्क्रबिंग से ठंडा करके: सीओ 98-99% की पवित्रता है और H2 केवल कुछ पीपीएम सीओ शामिल हैं।

उदाहरण के लिए, Pardies में रौन-Poulenc (64) के एसिटिक एसिड इकाई (14 800 m3 सीओ और 32 290 m3 / एच H2 की / एच) Acetex (कनाडा) द्वारा अधिग्रहण और विषैली गैस की 1995 SNPE टूलूज़ इन तरीकों का उपयोग।

घ) उच्च शुद्धता प्राप्त H2

जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स, खाद्य प्रसंस्करण के रूप में आवेदन, अंतरिक्ष प्रणोदन dihydrogen बहुत उच्च शुद्धता की आवश्यकता होती है। यह सक्रिय कार्बन (पीएसए) की प्रक्रिया पर दोष से सोखना द्वारा शुद्ध होता है। पवित्रता प्राप्त 99,9999% से अधिक हो सकता है।

4) इलेक्ट्रोलीज़

- सोडियम क्लोराइड: H2 सह (28 किलो प्रति टन H2 Cl2 का) दुनिया H3 की 2% देता है। यूरोप में, dihydrogen के आधे से अधिक इस स्रोत से औद्योगिक गैस उत्पादकों द्वारा वितरित की।

- H2O की: वर्तमान में लाभदायक नहीं। लाभप्रदता बिजली की लागत, 4,5 / kWh m3 H2 के बारे में खपत से जुड़ा हुआ है। वैश्विक स्थापित क्षमता या H33 की 000 3 m2 / घंटा दुनिया H1 की 2% के बारे में दे।

इलेक्ट्रोलिसिस शुद्ध पानी उपलब्ध (सक्रिय कार्बन निस्पंदन और आयन एक्सचेंज रेजिन द्वारा कुल विखनिजीकरण) का उपयोग कर, एक जलीय KOH समाधान का उपयोग (25 के% एकाग्रता 40 के लिए) किया जाता है। प्रतिरोधकता 2 104 W.cm. से अधिक होना चाहिए कैथोड हल्के स्टील एक सतह नी के आधार पर जमा के गठन से सक्रिय है। एनोड निकल चढ़ाया या ठोस निकल रहा है। सबसे अधिक इस्तेमाल किया डायाफ्राम अभ्रक (क्राइसोलाइट) है। तनाव 1,8 और 2,2 वी के बीच सत्ता 2,2 2,5 मेगावाट हो electrolyser द्वारा तक पहुंच सकता है।

5) कोयले की Pyrolysis H5 की 2% के बारे में होता है।

1100% CH1400 (कोयले की 60 टी 2 गैस m25 देता है) - कोक उत्पादन (कोयला की devolatilization द्वारा, 4-1 डिग्री सेल्सियस) एक गैस 300% H3 देता है। चूंकि प्राकृतिक गैस के उपयोग H2 उत्पादन करने के लिए, कोक ओवन गैस जला दिया और जारी (अध्याय प्राकृतिक गैस देखें) ऊर्जा बरामद किया है।

6) कोयला गैसीकरण

प्राकृतिक गैस का उपयोग करने से पहले H2 का मुख्य स्रोत है। यह अब दक्षिण अफ्रीका (Sasol) जिससे कृत्रिम ईंधन के निर्माण के लिए संश्लेषण गैस के उत्पादन को छोड़कर अब प्रयोग किया जाता है। इस तकनीक को वर्तमान में कुछ उत्पादन इकाइयों के लिए छोड़कर लाभदायक नहीं है: NH3 (जापान), मेथनॉल (जर्मनी), एसिटिक एनहाइड्राइड (संयुक्त राज्य अमेरिका, ईस्टमैन कोडक-द्वारा)।

- सिद्धांत: पानी गैस या संश्लेषण गैस के गठन, 1000 में सेल्सियस

सी + H2O <====> सीओ + H2
प्रतिक्रिया तापीय धारिता 298 ° कश्मीर = + 131 केजे / मोल

एन्दोठेर्मिक प्रतिक्रिया है जो कार्बन दहन तापमान बनाए रखने के लिए एक उड़ाने O2 की आवश्यकता है। गैस संरचना: 50% H2 - 40% सीओ।

सीओ रूपांतरण द्वारा H2 के उत्पादन में सुधार, ऊपर देखें।

- तकनीक का इस्तेमाल किया: गैसीकरण गैसीफायर (Lurgi)।



भविष्य में, भूमिगत गैसीकरण इस्तेमाल किया जा सकता है।

7) अन्य स्रोतों

- सुधार और पेट्रोलियम उत्पादों की उत्प्रेरक खुर।

- मिट्टी का तेल (ethylene उत्पादन) की स्टीम टूटेंगे।

- Styrene के निर्माण (Atochem, डो) से-उत्पाद के द्वारा: प्रमुख स्रोत है।

- मेथनॉल क्रैकिंग (ग्रांडे Paroisse प्रक्रिया) Kourou, फ्रेंच गयाना में इस्तेमाल किया, एयर Liquide से एरियन उड़ानों के लिए तरल हाइड्रोजन (10 लाख एल / वर्ष) का उत्पादन करने के लिए।

- पेट्रोलियम भिन्न (शेल और टेक्साको प्रक्रियाओं) के आंशिक ऑक्सीकरण।

- अमोनिया उत्पादन इकाइयों में शुद्ध गैस।

- जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं से सूक्ष्म जीवों। सूक्ष्म शैवाल के साथ उदाहरण के लिए: Chlamydomonas पैदावार अभी भी काफी कम कर रहे हैं, लेकिन वर्तमान अनुसंधान का वादा किया है। अधिक जानकारी यहां क्लिक करें। लेकिन सावधान रहना: समुद्री खाद्य श्रृंखला के आधार पर जीवों पर आनुवंशिक परिवर्तन जोखिम के बिना नहीं कर रहे हैं ...


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