氫氣的工業製法之一

氫氣是一種重要的工業氣體.工業上製取氫氣,依據原料、裝置和成本情況,以及對氫氣純度的要求,可分別採取以下多種方法制取.①電解法將直流電透過鉑電極（或其它惰性材料）通入水中,在陰極可以得到氫氣,純度高達99.5~99.8%：

氯鹼工業電解飽和食鹽水制氯氣和燒鹼時,也同時得到副產品氫氣：

②水煤氣轉化法 將水蒸氣透過熾熱的焦炭層製得水煤氣：

然後將水煤氣跟水蒸氣混合,以氧化鐵為催化劑,使水煤氣中的CO轉化為CO2：

二氧氣化碳溶於水,透過加壓水洗即得到較純淨的氫氣.

④烴類蒸氣轉化法 碳氫化合物在高溫和催化劑的作用下與水蒸氣作用,可以得到主要含氫氣和一氧化碳的一種混合氣體,例如：

用分子篩吸附法或水煤氣轉化法除去CO,可得到純淨的氫氣.天然氣、油田氣和煉廠氣（石油煉製廠的副產氣體）等都可用烴類裂解法和烴類蒸氣轉化法得到氫氣.

氫氣的工業製法之二

工業上製取氫氣有下列幾種方法：

（1）電解水法 在電解槽中,電解25%NaOH溶液,溫度控制在80~85℃,在陰極上析出氫氣,在陽極上析出氧氣.

在陰極上 4H++4e===2H2

在陽極上 4OH-====2H2O+O2+4e

因為H+和OH-來自H2O的電離,所以電解H2O的反應是：

用這種方法制得的氫氣,含雜質很少,其純度為99.7%~99.8%.

（2）電解食鹽水法 在氯鹼工業中,電解食鹽的飽和溶液,溫度控制在70~80℃,除得到氯氣和氫氧化鈉外,同時可製得氫氣.主要反應如下：

在陽極上 2Cl-====Cl2+2e

在陰極上 2H++2e====H2

在陰極附近積集了OH-離子和Na+離子.

（3）水煤氣轉化法先將水蒸氣透過灼熱的無煙煤或焦炭,製得水煤氣：

再將水煤氣與過量水蒸氣混合,在450~550℃和催化劑的作用下,使水煤氣中的一氧化碳轉化為二氧化碳,並增加了混合氣體中氫氣的含量.

最後將二氧化碳和氫氣的混合氣體加壓（12~30大氣壓）,經過水洗或用氨水吸收以除去二氧化碳,而分離出氫氣.

（4）從天然氣、煉廠氣（石油煉製廠的副產氣體）、油田氣等氣體燃料中獲得氫氣.

在這些燃料氣體中都含有大量的碳氫化合物.在一定條件下,可以和水蒸氣或氧氣反應,生成一氧化碳和氫氣.例如,以甲烷為主要成分的天然在這些燃料氣體中都含有大量的碳氫化合物.在一定條件下,可以和水蒸氣或氧氣反應,生成一氧化碳和氫氣.例如,以甲烷為主要成分的天然氣（甲烷含量在95%以上）和水蒸氣在800~1000℃時以鎳為催化劑,即可轉化為一氧化碳和氫氣.

又如,在煉廠氣中含有氫氣和甲烷9~40%,其它碳氫化合物91~60%,在高溫下,借催化劑的作用,將氧氣和過量的煉廠氣進行部分氧化反應,可製得一氧化碳和氫氣.

從上述一氧化碳和氫氣的混合氣體分離出氫氣的方法,與水煤氣轉化法相同.

氫氣的工業製法之三

一、電解水制氫

多采用鐵為陰極面,鎳為陽極面的串聯電解槽（外形似壓濾機）來電解苛性鉀或苛性鈉的水溶液.陽極出氧氣,陰極出氫氣.該方法成本較高,但產品純度大,可直接生產99.7%以上純度的氫氣.這種純度的氫氣常供：①電子、儀器、儀表工業中用的還原劑、保護氣和對坡莫合金的熱處理等,②粉末冶金工業中制鎢、鉬、硬質合金等用的還原劑,③製取多晶矽、鍺等半導體原材料,④油脂氫化,⑤雙氫內冷發電機中的冷卻氣等.像北京電子管廠和科學院氣體廠就用水電解法制氫.

二、水煤氣法制氫

用無煙煤或焦炭為原料與水蒸氣在高溫時反應而得水煤氣（C+H2O→CO+H2─熱）.淨化後再使它與水蒸氣一起透過觸媒令其中的CO轉化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氫量在80%以上的氣體,再壓入水中以溶去CO2,再透過含氨蟻酸亞銅（或含氨乙酸亞銅）溶液中除去殘存的CO而得較純氫氣,這種方法制氫成本較低產量很大,裝置較多,在合成氨廠多用此法.有的還把CO與H2合成甲醇,還有少數地方用80%氫的不太純的氣體供人造液體燃料用.像北京化工實驗廠和許多地方的小氮肥廠多用此法.

三、由石油熱裂的合成氣和天然氣制氫

石油熱裂副產的氫氣產量很大,常用於汽油加氫,石油化工和化肥廠所需的氫氣,這種制氫方法在世界上很多國家都採用,在中國的石油化工基地如在慶化肥廠,渤海油田的石油化工基地等都用這方法制氫氣

也在有些地方採用（如美國的Bay、way和Batan Rougo加氫工廠等）.

四、焦爐煤氣冷凍制氫

把經初步提淨的焦爐氣冷凍加壓,使其他氣體液化而剩下氫氣.此法在少數地方採用（如前蘇聯的Ke Mepobo工廠）.

五、電解食鹽水的副產氫

在氯鹼工業中副產多量較純氫氣,除供合成鹽酸外還有剩餘,也可經提純生產普氫或純氫.像化工二廠用的氫氣就是電解鹽水的副產.

六、釀造工業副產

用玉米發酵丙酮、丁醇時,發酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣,經多次提純後可生產普氫（97%以上）,把普氫透過用液氮冷卻到─100℃以下的矽膠列管中則進一步除去雜質（如少量N2）可製取純氫（99.99%以上）,像北京釀酒廠就生產這種副產氫,用來燒製石英制品和供外單位用.

現在主要是透過天然氣分離和石化工業分離氫氣，氫氣是副產品，成本不高的。為了氫氣去電解水不划算的，只是在實驗室裡用。透過海水電解獲得氯鹼及稀有金屬，氫氣也是副產品。