《氢气应用领域及安全知识拓展实验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氢气应用领域及安全知识拓展实验.docx（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、氢气应用领域及平安知识拓展氢气的应用领域很大，其中，用量最大的是作为一种重要的石油化工原料， 用于生产合成氨、甲醇以及石油炼制过程的加氢反响。此外，在电子工业、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也有应用。1、石油化工氢气是现代炼油工业和化学工业的基本原料之一，在广泛范围内氢以多种形 式用于化学工业。合成氨、甲醇用的氢大局部是由天然气、石脑油或重油的蒸汽 转化或局部氧化制取。一个1000t/d规模的氨厂，每生产It氨需要氢气336m3, 大规模生产合成氨的主要本钱取决于氢的成。一个25OOt/d规模的甲醇厂，每生 产It甲醇约需要氢气560m3o石油炼制工业用氢量仅
2、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馅分加氢、汽油加氢、C6 -C8馅分加氢脱烷基以及生产环己烷等方面催化重整原料的加氢是除去石脑油中的硫化物、氮化物、铅和砰等杂质，是 石油炼制工业中最早使用的过程。柴油馅分和重质馅分的加氢脱硫操作压力为 3-4MPa,温度340-380C o燃料油加氢脱硫主要是由于环保的要求，因为空气污 染95%是由于燃料油燃烧时放出的S02引起的，加氢脱硫耗氢量大，工艺上可采 用直接或间接脱硫。加氢裂化是在氢气存在下进行的催化裂化过程，反响主
3、要特 征是C-C键断裂，空速低，所用氢气量大。选择性加氢主要用于高温裂解产物， 对乙烯馅分进行气相加氢，对丙烯馅分采用液相加氢，汽油馅分中富含二烯炷、 烯炷和芳香炷，这类化合物在与空气接触时会产生胶质，故一定要进行加氢处理, 将不稳定化合物转化成稳定的产物。加氢精制也是除去有害化合物的过程，除硫化氢、硫醇、总硫之外，焕炷、 烯炷、金属和准金属等均可在加氢过程中除去。因而，在现代石油化学加工过程 中，利用加氢工艺可以改善石油化学品的质量，增加最有价值的石油化学品的产 量.减少重油残渣和焦油的生成，降低结碳量，提高石油加工厂的适应性，从石 油加工废物中可以得到很多有价值的石油化学产品，净化一系列产
4、品，除去有害 杂质。氢是现代石油化工工业产品最通用的净化剂，能提高大型裂化装置的生产 能力。在石油化工领域，还可以用氢和一氧化碳反响合成多种有机化合物，如乙二 醇的合成、合成聚甲烯(poly methylen)、醇的同系化反响、与不饱和炷反响 制醛等。用费托法可以合成各种炷，包括发动机燃料和一系列有价值的单一有机 化合物，如固体石蜡、含氧化合物等。此外，采用选择加氢，可由醛制醇，狭:炷制烯炷，甲苯脱烷基制苯，硝基苯加氢制苯胺以及由蔡制氢化蔡等。 在轻化工行业中所使用的二苯基亚甲基二异氤酸酯(MDI)、甲苯二异氤酸酯(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
5、有较 大影响，如95%的氢和99%氢用于柴油加氢比照，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、炷类)，有毒杂质会使催化剂活性下降。2、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 外表特性。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 SiHCI3后，经过分馅工艺别离出来，在高温下用氢还原，到达半导体需求的纯度:SiHCI3 + H2 Si + 3HCI当用于氢
6、氧合成氧化，常压下将高纯氢与高纯氧通人石英管内，使之在一定 的温度下燃烧，生成纯度很高的水，水汽与硅反响生成高质量的SiO2膜。在外延工艺中，用于硅气相外延:四氯化硅或三氯氢硅在加热的硅衬底外表 与氢发生反响，还原出硅沉积到硅衬底上，生成外延层的过程为：SiCI4 + 2H2 一 Si + 4HCISiHCI3 + H2 Si + 3HCI上述过程对氢的纯度要求很高。氢气中含有的微量一氧化碳和二氧化碳杂质 会使衬底氧化，生成多晶硅。如果含有甲烷，那么会生成碳化硅进人外延层，引起 缺陷。过去硅外延时，要求含氧量小于1X10-6,露点低于-70C,现在要求更苛 刻，在碑化保液相外延时，当氢气中含氧
7、量降到0.03 X10-6,露点低于-90C 时，器件寿命可达104小时以上。在电真空材料和器件如鸨和钥的生产过程中，用氢气还原氧化物粉末，再加 工制成线材和带材，假设其中所用的氢气的纯度越高，水含量越低，还原温度越低, 所得鸨、钳粉末就越细。对氢闸管、离子管、激光管等各种充气电子管的填充气 体纯度要求更高，显像管制造中 所使用的氢气纯度大于99.99%。在制造非晶硅太阳电池中，也需要用到纯度很高的氢气。光导纤维的应用和开发是新技术革命的重要标志之一，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。3、浮法玻璃生产在玻璃工业
8、中广泛使用的气体有氢、乙燃、氧和氮。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，并连续不断送人纯洁的氢氮混合气，维持槽内正压与还原 气氛，保护锡液不被氧化。浮法玻璃厂氢气耗量取决于生产规模，一般在 80-150m3/h之间，供氢模式多采用电解氢经提纯后送人锡槽，氢气的纯度为 99.999%o4、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 除了用于还原假设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， 经常用氢气作为保护气以使金属不被氧化。5、食品加工工业许多天然食用油具有很大程度的
9、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。6、空间技术与燃气应用氢作为航空燃料的优点有很多，它不仅能满足未来航空燃料的许多要求，最 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)比炷类燃料的燃烧热值大1.8倍。由液氢组合成的推进剂具 有很高的比推
10、力。因此，在空间技术中大量使用液氢。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外表，金属依靠吸收原子氢的 热被进一步加热、熔化，使金属焊接外表的温度高达3800-4300Ko这种原子氢 可用于最难熔的金属、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，转化效率接近100%o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
11、氮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，在需要获得超低温的科学研究中，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。氢气平安知识的拓展、禾口佥十生诚易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热或明火即发生爆炸。比空气 轻，在室内使用和储存时，漏气上升滞留屋顶不易排出，遇火星会引起爆炸。在 空气中燃烧时，火焰呈蓝色，不易被发现。2、健康危害为单纯性窒息性气体，仅在高浓度时，由于空气中氧分压降低才引起缺氧性 窒
12、息。在很高的分压下，呈现出麻醉作用。氢气是一种洁净能源，在很多领域中都被使用，但同样也是一种可燃气体， 与环境中的空气混合后还会发生爆炸等危险，那氢气在空气中浓度到达多少ppm 才会发生爆炸呢，我们为了防止爆炸，那又如何检测氢气浓度？我们知道，氢气的爆炸极限是4.0%75.6%,就是一种体积比，意思就是如 果氢气在空气中的体积浓度在4.0%75.6%之间时，遇火源就会爆炸，而当氢气 浓度小于4.0%或大于75.6%时，即使遇到火源，也不会爆炸，但也会又其他 危险，因此，将百分比的体积比换算成ppm为单位时，氢气在空气中浓度到达 40000ppm750000ppm 就会爆炸。我们可以使用氢气检测仪，氢气检测仪可连续检测作业环境中氢气浓度及其 变化情况，氢气检测仪可以分为自然扩散方式检测气体浓度，采用电化学传感器, 具有较好的灵敏度和出色的重复性；对环境中氢气的检测可在氢气爆炸极限前就 会检测出来。接电脑上位机显示 RS485+ 亦屏蔽接探测器RS485电源控制主机RS485线路输出气体浓度检测仪可以配24V电源单控使用.也可以联接主W主机给它们供电使用:气体控制主仇配220V电源通过四芯电绕线 在线联接气体浓度检测仪,主机给检测仪供电的间时通过信号线采集每个点的气体浓度数据并保存，主机通过信号埼出的USB 可以联接电脑用TXT又本文档导出来打印.（迁阳）交流接触器
