氢气的主要用途

1.炼油厂

氢气用于炼油厂的各种加氢脱硫（HDS）和加氢裂化操作。加氢脱硫是一种催化化学工艺，广泛用于从天然气和精炼石油产品（如汽油、喷气燃料、煤油、柴油和取暖油）中脱硫。加氢裂化是指在氢气和催化剂的作用下，将重油精炼产物分解成较小分子（柴油或汽油等馏分）的过程。

2.合成氨

哈勃-博世工艺是当今生产氨最重要的工业工艺，在金属催化剂和一定的温度和压力条件下，氢气和氮气直接结合成氨。氨（NH3）用于生产硝酸铵，硝酸铵是一种肥料，也是许多家庭清洁产品的一部分。这个过程需要将氮气和氢气以1:3的比例混合，并将其放置在装有催化剂的容器中，在一定的压力和温度下。最常见的是使用铁基催化剂，其通过诸如K2O、CaO、SiO2和Al2O3的催化剂来改进。反应通常发生在15-25MPa（150-250bar）和400-500℃之间。混合气体通常通过四个催化剂床，并在每个冷却床之间冷却，以保持反应的适当平衡稠度。每次催化剂床通过时，只有约15%的气体转化为氨：液氨被去除，未经调节的气体通过压缩机再循环。在现代工厂中，总转化率可以超过97%。

3.还原金属矿

氢气也在商业上用于从矿石（钨、白钨矿和钨）中提取钨。同样的概念也可以用于从黄铜矿和黄铜矿（氧化铜，CuO）中生产铜。氢直接还原铁（DRI）是一种迄今尚未广泛使用的方法。其优点是高炉煤气主要由水蒸气和氮气组成，只有少量二氧化碳。从理论上讲，氢气也可以用作生产银、金和铂等金属的还原剂，但还不适合商业使用。

4.盐酸生产

盐酸（HCl）的大规模生产几乎总是与其他化学品的工业生产相结合，并且可以被视为隐蔽形式的副产品。然而，纯氯气可以直接与氢气结合，在紫外光下产生氯化氢。这是一种高度放热的反应，很少用于氯化氢的商业生产。

5.加氢剂

氢气用于将不饱和脂肪转化为饱和油和脂肪。例如，食品工业使用氢气生产氢化植物油，如人造黄油和黄油。饱和油和脂肪的加氢是一个在加热罐中进行的间歇性过程。食用油（如葵花籽或橄榄油）被泵入加热的压力容器中，并在加热过程中保持在真空下以抑制氧化。将温度提高到140-250℃，搅拌混合物以确保温度均匀。将混合有少量油的镍催化剂泵入反应容器，然后输送氢气，使压力达到2.7-4 barg。加氢反应是放热反应，因此去掉外部加热和冷却，剧烈搅拌，以确保温度保持在70-80℃的范围内。40-60分钟后，将加氢油混合物泵入浆液中，并在过滤器中除去催化剂固体。冷却到室温可以使氢化油固化。