【深圳氢福湾】高纯氢在各行各业中的应用

来源：发布时间：2022-12-16

氢气是作为一种重要的石油化工基础原料，用于生产合成氨、甲醇以及石油炼制过程的加氢反应，应用于电子工业、冶金工业、食品工业、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天工业等领域。

一、石油化工合成氨、甲醇用的氢大部分是由天然气、石脑油或重油的蒸汽转化或部分氧化制取。石油炼制工业用氢量次于合成氨。在石油炼制过程中，氢气主要用于石脑油加氢脱硫、粗柴油加氢脱硫、燃料油加氢脱硫、改善飞机燃料的无火焰高度和加氢裂化等方面；在石油化工领域，氢气主要用于C3馏分加氢、汽油加氢、C6－C8馏分加氢脱烷基以及生产环己烷等方面。

在轻化工行业中所使用的二苯基亚甲基二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、己二酸、脂肪醇等都需要采用催化加氢工艺。氢气纯度不同对加氢装置能耗有较大影响，如95%的氢和99%氢用于柴油加氢对比，前者能耗为后者的1.35倍。氢气中含有的两类杂质对生产不利，一类是使催化剂中毒的杂质(如O,H2S)，一类是惰性物质(如甲烷、氮气、烃类)，有毒杂质会使催化剂活性下降。

二、电子工业在晶体的生长与衬底的制备、氧化工艺、外延工艺中以及化学气相淀积（CVD）技术中，均要用到氢气。半导体工业对气体纯度要求极高，微量杂质的“掺人”，将会改变半导体的表面特性。

电子工业中多晶硅的制备需要用到氢。当硅用氯化氢生成三氯氢硅SiHCl3后，经过分馏工艺分离出来，在高温下用氢还原，达到半导体需求的纯度；在制造非晶硅太阳电池中，也用到纯度很高的氢气；光导纤维的应用和开发是新技术的重要标志之一，石英玻璃纤维是光导纤维的主要类型，在制造过程中，需要采用氢氧焰加热，经数十次沉积，对氢气纯度和洁净度都有很高要求。

三、玻璃工业

使用的气体有氢和氮。在浮法玻璃成形设备中装有熔融的锡液，它极易被氧化，生成氧化锡，造成玻璃沾锡，增加锡的消耗量，因此需要将锡槽密封，并连续不断送人纯净2-8%氢氮混合气，维持槽内正压与还原气氛，保护锡液不被氧化。四、冶金工业、在冶金工业中，氢气主要用作还原气，以便将金属氧化物还原成金属。氢气除了用于还原若干种金属氧化物以制取纯金属外，在高温锻压一些金属器材时，氢气作为保护气以使金属不被氧化。

四、食品加工工业

许多天然食用油具有很大程度的不饱和性，经氢化处理后，所得产品可稳定贮存，并能抵抗细菌的生长，提高油的粘度。植物油加氢氢化所用的氢气，纯度要求都很高，一般需严格提纯后方可使用。食用油加氢的产品可加工成人造奶油和食用蛋白质等。非食用油加氢可得到生产肥皂和畜牧业饲料的原料，过程包括用氢和不饱和酸（油酸、亚油酸等）的甘油脂，将氢引人到液体脂肪或植物油的组成中。

五、空间技术与燃气应用

氢作为航空燃料的优点有很多，它不能满足未来航空燃料的许多要求，重要的是，氢燃烧对环境基本不产生污染。按单位质量计，氢的燃烧热值(119900-141900kJ/kg)比烃类燃料的燃烧热值大1.8倍。由液氢和液氧组合成的推进剂具有很高的比推力。因此，在空间技术中大量使用液氢。

六、用氢气和氧气可进行焊接氢气在氧气中燃烧的温度可达3100K，氢通过电弧的火焰时分解成原子氢，生成的原子氢飞向熔接表面，金属依靠吸收原子氢的热被进一步加热、熔化，使金属焊接表面的温度高达3800-4300K。这种原子氢可用于难熔的金属、高碳钢、耐腐蚀材料、有色金属等的熔融和焊接。用原子氢进行焊接的优点在于，氢原子束能防止焊接部位被氧化，使焊接的地方不产生氧化皮。氢气还可以用作燃料电池的燃料，燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为直流电能的装置；由于氢具有较高的导热系数，在大型发电机组中经常用氢气作冷却剂。又由于氢是除氦以外具有极低沸点的气体，液态氢在真空中蒸发可获得14-15K的低温，因而，在需要获得温的科学研究中，常用氢作制冷剂；此外，在气相色谱分析中经常用氢气作载气；由于氢密度低，还可以用于充填气球和飞艇；利用金属氢化物吸氢放热、脱氢吸热的性质，可以建立热泵循环或热吸附压缩机；还可利用金属氢化物来贮存氢能。

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