정유 산업 및 화학 공업의 여러 공정에 수소가 다양하게 사용된다. 공업적으로 수소가 가장 많이 사용되는 곳은 화석 연료의 품질을 높이는 개선 공정과 암모니아의 생산 공정이다. 수소가 사용되는 화학 공정들을 예로 들면 아래와 같다.
수소화탈알킬 반응(hydrodealkylation) 공정: 예를 들어 톨루엔에 수소를 첨가하여 벤젠과 메테인을 생성한다. 이 공정은 크로뮴, 몰리브데넘, 산화 백금을 촉매로 사용하여 500-600 °C, 40-60 기압의 조건에서 이루어진다.
수소화탈황 반응(hydrodesulfurization) 공정: 천연 가스나 석유 등에서 황을 제거하는 공정이다. 천연 가스나 석유 등에 불순물로 포함된 황 화합물들을 수소와 반응시켜 황화 수소 (H2S)의 형태로 황 성분을 제거한다. 예를 들어 알킬싸이올(RSH)을 수소화탈황 반응을 시키면 알케인(RH)과 황화 수소(H2S)가 된다.
수소화크래킹(hydrocracking) 공정: 정유 공장에서 탄소수가 많은 탄화수소의 C-C 단일 결합에 수소를 첨가시켜 탄소수가 적은 탄화수소로 크래킹을 하는 공정이다.
질소와 수소를 원료로 사용하여 암모니아를 생산하는 하버 공정(Harber process)
불포화 탄화수소를 포화 탄화수소로 환원하는 [수소화 반응]: 불포화 지방이 많은 식물성 기름을 수소화 반응으로 환원하여 마가린(margarine)을 만드는 과정이 그 한 예이다.
메탄올 합성: 일산화 탄소 또는 이산화 탄소를 촉매 존재 하에 수소로 환원시킴으로써 메탄올을 얻을 수 있다. 공업적으로 메탄올을 합성하는 가장 보편적인 방법이다.
염산 합성: 수소와 염소를 UV를 쪼이면서 반응시켜 염화 수소를 만들고 이를 물에 녹이면 염산이 된다.
제련 과정의 환원제: 여러 가지 광물을 환원시켜 원소 상태의 금속들을 얻을 때 환원제로 사용한다.
중성자 감속제: 중수소는 핵발전을 할 때 핵연료에서 생성되는 중성자의 속도를 줄이는데 사용된다.
동위원소 효과(isotope effect): 연구를 위한 표지 물질: 중수소(2H, D)가 포함된 물질들은 화학 반응이나 생물학적인 과정의 연구에서 동위원소 효과를 이용한 메커니즘 연구에 많이 사용된다.
수소 폭탄: 트리튬(3H, T)은 핵반응기 안에서 만들어질 수 있는데, 중수소와 함께 수소 폭탄을 제조하는데 주원료로 쓰인다.
표지 동위원소: 트리튬을 포함한 물질들은 생물학에서 방사선을 내는 표지 동위원소로 쓰이기도 한다.
냉각제:수소의 또다른 중요한 용도는 냉각제이다. 수소는 낮은 밀도와 점도, 높은 비열과 열전도성 때문에 발전소의 발전기를 냉각하는 냉각제로 많이 쓰인다.
출처:네이버 지식백과
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