+ I$ h; w3 }* ~( Z 然后将水煤气跟水蒸气混合，以氧化铁为催化剂，使水煤气中的CO转化为CO2：/ n/ N* M- w* }7 o. @& x 二氧气化碳溶于水，通过加压水洗即得到较纯净的氢气。 8 F1 A% x7 t6 g e! L6 j8 } w9 G4 p+ p5 b ③烃类裂解法 碳氢化合物经过高温裂解，裂解气中含有大量氢气，经过低温冷冻系统，可得到90%的氢气。如甲烷裂解： & T. A1 @* D( k6 B) f ' L z+ {1 |) J( |3 n ④烃类蒸气转化法 碳氢化合物在高温和催化剂的作用下与水蒸气作用，可以得到主要含氢气和一氧化碳的一种混合气体，例如：
% I, R, J* v# ^9 u0 S 用分子筛吸附法或水煤气转化法除去CO，可得到纯净的氢气。天然气、油田气和炼厂气（石油炼制厂的副产气体）等都可用烃类裂解法和烃类蒸气转化法得到氢气。( Y- |! ^ F! [3 ?9 p; i
氢气的工业制法之二
工业上制取氢气有下列几种方法：# J& y2 e- y( B. X9 S* {. i) H! J# P5 c% i
（1）电解水法 d- h5 f: A+ X# d$ i) f
! Q! W' j: V0 @" t+ i7 a% E在电解槽中，电解25%NaOH溶液，温度控制在80~85℃，在阴极上析出氢气，在阳极上析出氧气。4 b. K2 L/ D0 s
在阴极上 4H++4e===2H2# B9 O! N9 X& {; P/ C% n
在阳极上 4OH-====2H2O+O2+4e
& T2 y" T- d* w: Y* R因为H+和OH-来自H2O的电离，所以电解H2O的反应是：
( ]" D/ E3 b* l" M
' l) i* E# E+ Q1 g0 i9 M用这种方法制得的氢气，含杂质很少，其纯度为99.7%~99.8%。
9 i' M" M9 b- V' Z5 I, E
9 s* J& c _, w（2）电解食盐水法
n! T. u8 V; F0 V+ O+ m( ~6 n在氯碱工业中，电解食盐的饱和溶液，温度控制在70~80℃，除得到氯气和氢氧化钠外，同时可制得氢气。主要反应如下：
3 l1 n0 \! l0 T' S在阳极上 2Cl-====Cl2+2e
$ G; ^% v ~" k9 @7 z$ I在阴极上 2H++2e====H2
8 Y) J. J n. k# k' k在阴极附近积集了OH-离子和Na+离子。7 H! x8 k( D5 ?% g5 P$ c/ d
) w6 T. } Z+ U（3）水煤气转化法先将水蒸气通过灼热的无烟煤或焦炭，制得水煤气：8 W/ H% a- a3 y' a* B/ v/ v% c2 Y * @9 w! L+ ^0 I! Q1 F) d, c( z 再将水煤气与过量水蒸气混合，在450~550℃和催化剂的作用下，使水煤气中的一氧化碳转化为二氧化碳，并增加了混合气体中氢气的含量。" c& q( B: e4 k, G$ m; _' {( m 最后将二氧化碳和氢气的混合气体加压（12~30大气压），经过水洗或用氨水吸收以除去二氧化碳，而分离出氢气。 ! Z! n2 b: j/ w g1 R) }- u9 x& d" p 3 k/ M+ t. f8 G. j! ?! E i, l! }（4）从天然气、炼厂气（石油炼制厂的副产气体）、油田气等气体燃料中获得氢气。+ U3 [- b* c2 p ) {; z1 i# S! h" G9 p在这些燃料气体中都含有大量的碳氢化合物。在一定条件下，可以和水蒸气或氧气反应，生成一氧化碳和氢气。例如，以甲烷为主要成分的天然气（甲烷含量在95%以上）和水蒸气在800~1000℃时以镍为催化剂，即可转化为一氧化碳和氢气。' ~7 I( L# D& I( } 又如，在炼厂气中含有氢气和甲烷9~40%，其它碳氢化合物91~60%，在高温下，借催化剂的作用，将氧气和过量的炼厂气进行部分氧化反应，可制得一氧化碳和氢气。/ T4 m2 K' y7 u# m) S- t" U 0 J* T2 j( E3 f2 |( y. \9 A3 d 从上述一氧化碳和氢气的混合气体分离出氢气的方法，与水煤气转化法相同。6 g: [8 T( {9 P6 v
氢气的工业制法之三
工业上制氢气要考虑到原料、能量来源、成本和设备情况，也要根据所需氢气的纯度和用量来制造氢气，现把主要方法简介于下：- X) {' H# r; p% `7 W$ x% `K$ O% z' T# e3 i
一、电解水制氢+ o8 i) K; ^3 b) l" e
# Q1 V H$ |" f1 w q
多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气，阴极出氢气。该方法成本较高，但产品纯度大，可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供：①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等，②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂，③制取多晶硅、锗等半导体原材料，④油脂氢化，⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。
! ]! x5 i T$ V0 ] E. f5 A3 O& H
二、水煤气法制氢6 G5 @4 O+ V. @% ^ @$ \% X# I
l0 n" W& j( ~# |% M- N; f用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气（C+H2O→CO+H2─热）。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2（CO+H2O→CO2+H2）可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜（或含氨乙酸亚铜）溶液中除去残存的CO而得较纯氢气，这种方法制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇，还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。
" w* K# s k0 n) Q) c
! }. x" d4 L& q1 \% l. O1 \& W6 s! c3 p三、由石油热裂的合成气和天然气制氢/ x+ a: T8 b S$ b0 z: f 9 y2 q7 ]6 P# \/ ~ r! b- N* [石油热裂副产的氢气产量很大，常用于汽油加氢，石油化工和化肥厂所需的氢气，这种制氢方法在世界上很多国家都采用，在我国的石油化工基地如在庆化肥厂，渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气3 Q% `+ P7 i; [/ f5 s4 m; z 5 H+ Q) l- {, X3 R) F 也在有些地方采用（如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等）。 9 Y* }# F6 Z; g2 _; `$ n& P5 P$ A, W& n 四、焦炉煤气冷冻制氢 3 t- v9 j2 z5 b* K2 B1 z1 E# p6 O( m! f+ M* Q; D 把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用（如前苏联的Ke Mepobo工厂）。: k5 i8 c, e) u) r & A* Q. d: e+ w! [9 [ 五、电解食盐水的副产氢 / Y$ B# ~0 C5 y5 }; x, B) O- f. p9 C( W- k9 Z% }* X 在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。) U& @. V- Z" c9 E( A$ | ! w# w* k( d* n3 T3 T6 p( D六、酿造工业副产9 c9 K& V+ E+ t- d ( d. ^( C# [: X6 w' J' k用玉米发酵丙酮、丁醇时，发酵罐的废气中有1/3以上的氢气，经多次提纯后可生产普氢（97%以上），把普氢通过用液氮冷却到─100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质（如少量N2）可制取纯氢（99.99%以上），像北京酿酒厂就生产这种副产氢，用来烧制石英制品和供外单位用。# g0 N$ `& ~; r" B/ ] - Z9 L$ \ E9 C 七、铁与水蒸气反应制氢 6 |( g+ O, b# R) R* u* z * n2 Q5 f$ }* W# x- n" \ C但品质较差，此系较陈旧的方法现已基本淘汰。 ; p3 ?' j$ n9 b[附]纯氢供应到用户后还有的要再提纯（如处理坡莫合金），其法系通过分子筛，105催化剂，再通过分子筛，最后用钯银合金薄管过滤可得99.99999%纯度的氢气