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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应。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。 

  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。一个1000t/d规模的氨厂,每生产1t氨需要氢气336m3,大规模生产合成氨的主要成本取决于氢的成。一个2500t/d规模的甲醇厂,每生产1t甲醇约需要氢气560m3。 

  石油炼制工业用氢量仅次于合成氨。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。 

  催化重整原料的加氢是除去石脑油中的硫化物、氮化物、铅和砷等杂质,是石油炼制工业中最早使用的过程。柴油馏分和重质馏分的加氢脱硫操作压力为3-4MPa,温度340-380℃。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SO2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,反应主要特征是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,对乙烯馏分进行气相加氢,对丙烯馏分采用液相加氢,汽油馏分中富含二烯烃、烯烃和芳香烃,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,炔烃、烯烃、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应合成多种有机化合物,如乙二醇的合成、合成聚甲烯(poly methylen)、,醇的同系化反应、与不饱和烃反应制醛等。用费托法可以合成各种烃,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,炔烃制烯烃,甲苯脱烷基制苯,硝基苯加氢制苯胺以及由萘制氢化萘等。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。