Производство водорода. Сырьевые источники. Способы получения водорода. Краткая характеристика и сравнение методов производства водорода

Почти весь получаемый в промышленности водород образуется в результате реакций окисления углеводородов или углерода связанным или свободным кислородом. Не более 2% водорода получается в результате электролиза воды и другими методами. Способы получения водорода: 1) Паровая каталитическая конверсия легких углеводородов с подводом тепла. Этим способом конвертируются природный газ, сжиженные газы и бензиновые фракции с температурой кипения до 200оС. Смесь углеводородов и паров воды подаётся в реакционные трубы, находящиеся в топке печи и воспринимающие от неё тепло. Процесс ведется под давлением до 2-4 МПа и при температуре газа на выходе 760-900оС на никелевом кат. Преимущества – низкие энергетические затраты. Недостатки – большие капитальные вложения. 2) Автотермическая каталитическая конверсия легких углеводородов. Этим способом перерабатываются природный, коксовый и некоторые другие газы. Процесс осуществляется в шахтном реакторе с неподвижным слоем никелевого катализатора, куда подается предварительно перемешанная смесь газа, пара и кислорода. Температура на выходе из реактора 800-860оС. Преимущества – низкие удельные капитальные вложения. Недостатки – энергетические затраты. 3) Высокотемпературная кислородная конверсия углеводородов. Процесс представляет собой неполное окисление углеводородов с образованием водорода и оксида углерода. Реакция происходит в свободном объёме при 1300-1500оС под давлением 8-9МПа.Преимущества – низкие кап. затраты. Недостатки – использование высоких температур и давлений и образование сажи. 4) Газификация твердых топлив (угля, сланцев, торфа). Процесс проводится с подачей в реактор с неподвижным слоем мелкозернистого топлива воздушного, кислородного, паровоздушного и парокислородного дутья под давлением до 0,4МПа при 1300-1500оСПроцессы значительно уступают первым трем названным выше способам, однако используют в качестве сырья неограниченные на сегодня источники. 5) Конверсия биомассы растительного сырья с водой. Конверсия в присутствии кат. протекает по реакции: C_xH_yO_z + xH₂O = xH₂ + yCO₂. Температура процесса 500-700оС, давление 0,1МПа. Преимущества – низкие энергозатраты. Недостатки – уступает по энергетическим показателям. 6) Электролиз воды и растворов солей. Преимущества – простота и надежность технологической схемы. Недостаток – большая энергоёмкость. 7) Извлечение водорода как побочного продукта.

Вопрос № 7