Способ выделения водорода

 

.СПОСОБ ВВДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА из азотоводородных смесей путем пропускания через мембраны из сплава палладия при повьшенных температуре и давлении, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости вьщеления водорода, азотоводородную смесь пропускают через мембрану из сплава палладия, содержащего 2-10 мас.% рутения, при температуре 300-600 С и давлении 10-70 атм. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ggy С 01 В 3/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3622364/23-26 (22) 15.07.83 (46) 15.12.85. Бюл. К - 46 (71) Институт нефтехимического син- теза им. А.В.Топчиева и Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элемен- тоорганических соединений (72) А.П.Мищенко, В.M.Ãðÿçíîâ, А.В.Конов, С.В.Челюканова, Н.К.Ефимов, А.И.Горбунов и Е.А.Чернышев (53) 661. 961. 965 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1000390, кл. С 01 В 3/56, 1981.

Патент США В 3148031, кл. 23-2 10, опу блик . 196 2.

Патент США В 3232026, кл. 55-16, опублик. 1961

Байчток Ю.К., Соколинский Ю.А,, Семенов В.П. Производство азотных удобрений — В кн.: Труды ГИАП, вып. 55, 1979, с. 119-128. (54) (57) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА из аэотоводородных смесей путем пропускания через мембраны из сплава палладия при повышенных темпера, туре и давлении, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения скорости выделения водорода, аэотоводородную смесь пропускают через мембрану из сплава палладия, содержащего 2-10 мас.Х рутения при о

Э температуре 300-600 С и давлении

10-70 атм.

1197998

ВИИИПИ Зелье 2675 22 ТиИал 461 ПоИииеиое

Филиал HBtl ll4òåêò, г.уиторол, ул.Проектиаа, 4

Изобретение относится к технологии вьщеления водорода, а именно к способам выделения водорода из азотоводородных смесей диффузией через палладиевые мембраны.

Цель изобретения — увеличение скорости выделения водорода из азор îâîäoðîäHûõ смесей путем диффузии через мембрану"из сплава. палладия.

Пример 1. В аппарат впаива- 10 ют трубку из сплава палладия с

6 .мас.Х рутения длиной 3 м ., диаметром 1 мм и толщиуюй стенки 100 мкм.

Отделение водорода проводят из смесей, содержащих 96, 93, 75, 50 15 водорода, и из электролитического водорода при 300 С и давлении о

25 атм. Коэффициент скорости выделения водорода (водородопроницаемость) составляет 5,2х, 5,0х; 4р7Х; 1Х 20 и 6,3 10 см . с атм соответствен-4 -îз но. Скорость выделения водорода из

50Х-й смеси почти равна скорости для электролитического водорода.

П р и и е р 2. Выделение водоро- 25 да проводят в том же аппарате и на тех же газовых смесях, что и в примере 1, при 300 С и давлении

50 атм. Коэффициент скорости вьщеления водорода для 96, 93, 75 смеси водорода с азотом равен 5,7 х; 6,2х и 7,0 . 10 соответственно, т.е. скорость выделения возрастает по мере разбавления смеси. Для выделения водорода из электролитического водо4 и -t 05 35 рода эта величина ?р2."10 см с, атм

Пример 3. Вьщеление водорода проводят аналогично примеру 2, но при давлении 60 атм и 400 С. Коэффи-4 циент скорости вьщеления водорода для смесей, содержащих 96, 93, 85 и 75Х водорода, равен соответствен но 5,9 °, 6,1, Ь,б, 6,9 10 4см с 2атм т,е, возрастает по мере разбавления смеси, Пример 4 ° В крышку впаивают трубку из сплава палладия с 10 мас. рутения толщиной стенки 100 мкм.

Подают смеси водорода с азотом.снаружи при 500 С и давлении 10 атм. Для. смесей содержащих 96, 93, 85, 75 и

50Х водорода, коэффициент скорости ь переноса водорода равен 4,6 °, 4,?

4,0; 3,0, 2,3 10 "соответственно, а для электролитического водорода 5,3 10 . см2 "с атм В этих

55 .условиях вьщеление водорода, в основ- . нома падает по мере разбавления смеси водородом, но из газовой смеси, содержащей 7 азота, скорость выделения выше, чем для смеси с 4 . азота.

Пример 5. Выделение водорода проводят по примеру 1, но при давлении 70 атм и 400 С из смеси с 50 водорода и электролитического водорода. Для 50 -й смеси коэффициент скорости вьщеления водорода

7,9 10, а для электролитического водорода 6,4 10 см ° с,атм р т.е. из бедной смеси скорость выделения на 20Х выше, чем из чистого водорода.

Пример Ь. Вьщеление водорода проводят по примеру 5, при давлении 70 атм и 300 С. Для 50Х-й смео си водорода с азотом коэффициент скорости вьщеления водорода 8, 5 10 а для электролитического водорода

7,9 10 смП- с ° атм Скорость вы4 р -1 -05 г деления водорода из смеси на 8Х выше.

Пример 7. В аппарат впаивают трубку из сплава палладия с

2 мас. рутения толщиной стенки

100 мкм. Выделение водорода проводят при 600 С и давлении 20 атм. Для смесей, содержащих 96, 93, 85 и

753 водорода коэффициент скорости выделения водорода равен 5,8

-гИ ь

6,1 °, 6 3, 66 ° 10 см -с ° атм и возрастает по мере разбавлениясмеси азотом.

В результате эксперимента установлено, что ниже давления 10 атм процесс проводить невыгодно, так как в этой .области зависимость скорости от состава смеси становится обычной (известной), .т.е. по мере разбавления азотом скорость вьщеления падает. Поэтому нижний предел давления ограничен 10 атм.

Ниже 300 С также исчезает эффект ускорения переноса водорода по мере разбавления смеси азотом.

Верхние пределы температуры и давления ограничены возможностями имеющейся аппаратуры.

Сплавы палладия с рутением, содержащие менее 2 мас. рутения, неустойчивы в атмосфере водорода и быстро разрушается и, кроме того, эффект по мере снижения содержания рутения падает ° Сплавы, содержащие более 10 рутения, нетехнологичны и плохо, пропускают водород.