|
| Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные | Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения | Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела |   |
| Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки) | |||
Навигация: => | На главную/ Каталог патентов/ В раздел каталога/ Назад / |
|
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2191742
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА
Имя изобретателя: Адамович Б.А.; Дербичев Ахмет Гири Бамат Гиреевич; Дудов В.И.; Ким О.Д.; Кобяков Д.П.; Трубицын А.П.
Имя патентообладателя: Адамович Борис Андреевич; Дербичев Ахмет Гири Бамат Гиреевич; Дудов Владимир Ильич; Ким Олег Давидович; Кобяков Дмитрий Петрович; Трубицын Александр Павлович
Адрес для переписки: 123557, Москва, Большой Тишинский пер., 8, стр. 2, "Ресурспроминвест", В.И.Дудову
Дата начала действия патента: 2000.08.31
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способам получения особо чистого газообразного водорода. Водород получают из водяного пара путем его конверсии в среде раскаленного в высоковольтном разряде технического железа, затем подвергают двустадийному осушению и сбору в интерметаллидные компрематоры, доводящие водород при десорбции до высокой степени чистоты, составляющей 99,99 об.%.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способам получения особо чистого газообразного водорода.
Известны различные способа получения газообразного водорода:
(Технический словарь. М.: ГОНТИ НКТП СССР, 1939, с.219):
- из воды путем электролиза;
- из воды путем конверсии водяного пара в среде раскаленного железа до окислов железа и
газообразного водорода;
- из водяного газа (СО2+Н2) с использованием различных катализаторов, в том
числе платины и палладия;
- из коксового газа путем глубокого вымораживания примесей.
Известен способ получения водорода путем водно-паровой конверсии оксида углерода в присутствии медь-цинк-марганцевого катализатора (патент России 2050975, 30.12.92).
Однако известные способы не обеспечивают высокой чистоты водорода (99,99%).
Наиболее близким аналогом является способ получения водорода путем конверсии в реакторе водяного пара в среде раскаленного железа до окислов железа и водорода (SU 1125186, опубл. 23.11.1984).
Данный способ характеризуется высокой стоимостью и не обеспечивает высокую чистоту водорода.
Изобретение основано на известной с давних времен химической реакции получения
водорода (Петиссон Мюр. Химия огня. М.: Издание Сабашниковых, 1899)
3Fe+4H2O=Fe3O4+4Н2.
Эта реакция происходит при продувке водяным паром раскаленного железа высокой чистоты.
Задачей изобретения является получение особо чистого водорода (99,99%) при использовании в качестве сырья для проведения указанной реакции технического железа по ОСТ - у 7123, содержащего 0,05-0,15% по массе углерода и ряд других примесей, и применении высоковольтного управляемого разряда для поддержания высокой до 1000oС температуры в реакторе, в этом заключается технический результат изобретения.
Поставленная задача достигается способом получения водорода путем конверсии в реакторе водяного пара в среде раскаленного железа до окислов железа и газообразного водорода. Используют реактор, состоящий из рубашки охлаждения и высоковольтного разрядника с двумя электродами, один из которых изготовлен из технического железа, в баке кипятят дистиллированную воду, образуя насыщенный пар, его подают в рубашку охлаждения реактора, образуя перегретый пар, на высоковольтный разрядник подают переменный ток напряжением 3,6 кВт, одновременно через форсунку в разрядный промежуток вводят перегретый пар, а образовавшиеся окислы железа при помощи вибрации сбрасывают в сборную емкость, влажный водород выпускают из реактора в конденсатор, охлаждаемый водой из системы водоснабжения, конденсат сбрасывают, после этого предварительно осушенный водород подвергают окончательной осушке в регенерируемых силикагелевых патронах, затем водород через микропористый фильтр раздают потребителям в интерметаллидных компрематорах, которые при десорбции водорода обеспечивают его чистоту до 99,99 об.%.
На чертеже изображена установка для получения водорода.
 | Берут реактор 1, состоящий из рубашки охлаждения 2, высоковольтного разрядника с двумя электродами: 3 - постоянно закрепленный вольфрамовый и 4 - электрод, изготовленный из технического железа, вдвигающийся внутрь реактора, и шибера 5 для удаления образующихся высших окислов железа. В баке 6 при помощи газовой горелки 7 кипятят дистиллированную воду 8, образуя насыщенный пар, и подают его в рубашку охлаждения 2, образуя перегретый пар, а отработанные газы горелки сбрасывают в дымоход 9. На разрядники 3, 4 подают переменный ток напряжением 3,6 кВт и при помощи регулятора 10 вводят электрод 4 до образования разряда, подвергая его вибрационному воздействию для сброса образовавшихся окислов. Насыщенный водяной пар перегревают в рубашке охлаждения и через форсунку 11 направляют его в разрядный промежуток. Образовавшиеся окислы железа через шибер 5 удаляют в сборник 12. Влажный водород выпускают из реактора в конденсатор 13, охлаждаемый водой из системы водоснабжения 14, а образовавшийся конденсат через клапан 15 сбрасывают. После первой стадии осушки водород вводят в регенерируемые поочередно силикагелевые патроны 16, причем регенерацию проводят с помощью нагрева патронов и их продувки сухим воздухом с помощью калорифера 17. Затем осушенный водород через микропористый фильтр 18 раздают потребителям в интерметаллидных компрематорах водорода 19, которые, при десорбции водорода обеспечивают его чистоту до 99,99 об.%. |
Пример (расчетный)
Для обеспечения производительности по водороду, равной 100 кг в год (350 г/ч) при
двухсменной работе, в электрическом разряде разогревают железный электрод до 800-1000oС
при напряжении 3,6 кВ, силе тока до 3А и потребляемой мощности до 10 кВт.
Потребляемую мощность расходуют для обеспечения теплоты образования окислов железа, равной 200 ккал/г-моль. Таким образом, для образования 100 кг водорода расходуют с учетом тепловых потерь 5 тыс. кВт·ч электроэнергии общей стоимостью в зависимости от региона всего не более 5 тыс. руб.
Учитывая стоимость одного грамма особо чистого водорода, равную по каталогу "Merk" 50$, образуют годовую выручку от продажи в размере 5 млн. $ при благоприятной конъюнктуре рынка, испытывающего дефицит в особо чистом водороде, применяемом в термоядерных исследованиях и в работе многочисленных газоаналитических лабораторий.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения водорода путем конверсии в реакторе водяного пара в среде раскаленного железа до окислов железа и газообразного водорода, отличающийся тем, что используют реактор, состоящий из рубашки охлаждения и высоковольтного разрядника с двумя электродами, один из которых изготовлен из технического железа, в баке кипятят дистиллированную воду, образуя насыщенный пар, его подают в рубашку охлаждения реактора, образуя перегретый пар, на высоковольтный разрядник подают переменный ток напряжением 3,6 кВ, одновременно через форсунку в разрядный промежуток вводят перегретый пар, а образовавшиеся окислы железа при помощи вибрации сбрасывают в сборную емкость; влажный водород выпускают из реактора в конденсатор, охлаждаемый водой из системы водоснабжения, конденсат сбрасывают, после этого предварительно осушенный водород подвергают окончательной осушке в регенерируемых силикагелевых патронах, затем водород через микропористый фильтр раздают потребителям в интерметаллидных компрематорах, которые при десорбции водорода обеспечивают его чистоту до 99,99 об.%.
Версия для печати
Дата публикации 26.02.2007гг
Created/Updated: 25.05.2018