Способ получения водорода

 

Изобретение относится к способам получения водорода разложением воды в термохимических сернокислотных циклах. При осуществления способа получения водорода, включающего смешение диоксида серы и воды, электролиз полученного раствора сернистой кислоты с выделением водорода и серной кислоты, ее концентрирование и подачу на термолиз триоксида серы, разделение получаемой при этом парогазовой смеси с выделением диоксида серы и возвратом его на стадию смешения, для снижения энергозатрат при сохранении выхода водорода и обеспечения возможности одновременного получения продукционного кислорода, серную кислоту на стадию термолиза подают ее инжектированием водяным паром с температурой 1200-1250 К и давлением 2,5-4,5 МПа, а разделение получаемой парогазовой смеси ведут в три ступени, причем на первой из них абсорбируют триоксид серы раствором серной кислоты со стадии электролиза, на второй - конденсируют воду охлаждением смеси, а на третьей - выделяют кислород абсорбцией диоксида серы водой с последующими десорбцией и возвратом диоксида серы на стадию смешения. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 01 В 3/02 ч

1 ! !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4294696/31-26 (22) 07 ° 08.87 (46) 15.04,89. Бюл. ¹ 14 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) В.Е. Сорока, В.Н, Ковалев, А.Ф, Петропавловский, А.В. Форсов и F..Â. Иванова (53 ) 661 . 961,3(088, 8 ) (56) Патент Великобритании ¹ 2042483, кл. С 01 В 17/50, 1980 ° (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА (57) Изобретение относится к способам получения водорода разложением воды в термохимических сернокислотных циклах. При осуществлении способа получения водорода, включающего смешение диоксида серы и воды, электролиз полученного раствора сернистой кислоты с выделением водорода и серной кислоты, ее концентрирование и подачу

Изобретение относится к способам получения водорода разложением воды в термохимических сернокислотных циклах.

Цель изобретения — снижение энергозатрат при сохранении выхода водорода и обеспечение возможности одновременного получения продукционного кислорода.

Пример. Для производства 2 кг водорода смешивают 64 кг диоксида серы, 116 кг воды со стадии разделения парогазовой смеси и 18 кг дистил-. лированной воды. Полученный раствор сернистой кислоты подают на элект1-оо лиз. Эпектролиз проводят при 100 С, „„ЯО„„М724З5 А1 на термализ триокспда серы, разделение получаемой при этом парогазовой смеси с выделением диоксида серы и возвратом его на стадию смешения, для снижения энергозатрат при сохранении выхода водорода и обеспечения вазможности одновременного получения продукционного кислорода, серную кислоту на стадию термолиза подают ее инжектираванием водяным паром с температурой 1200-1250 К и давлением

2,5-4,5 1Па, а разделение получаемой парогазовой смеси ведут в три ступени, причеь» на первой» из них аб орбируют триоксид серы раствором серной кислоты са стадии электролиза на

Ф

6 второй конденсируют воду охлаждением смеси, а на третьей выделяют кислорвд абсорбцией диоксида серы водой с по- р ® следующими десорбцией и возвратом диоксида серы на стадио смешения.

l табл. выделившийся при этом водород отводят, Я в качестве продукта. Полученньп» рас р твор серной кислоты с концентрацией

50 мас.% (расход 196 кг) подают на стадию концентрирования. Концентрирование серной кислоты проводят упариванием раствора продуктами термализа триоксида серы, содержащими 147 кг паров серной кислоты, 64 кг диоксида м серы,. 16 кг кислорода и 1417 кг водяного пара, при непосредственном . контакте потоков, Одновременно поглощают непрореагировавший триаксид серы раствором серной кислоты. Полученный раствор (93 мас.%) серной кислоты (расход

1472435

2,5

2,5

3,5

4,5

4,5

3,0

2

4

1 200

1100

595

Малая эффективность стадии термолиза триоксида серы

250 кг) инжектируют на стадию термолиза потоком водяного пара с темпе— ратурой 1225 К и давлением 3,0 ИПа (расход пара 1394 кг). Процесс диссоциации серной кислоты на триоксид серы и воду и каталитическое разложение триоксида серы на диоксид серы и кислород проводят в адиабатическом режиме, при этом степень разложения триоксида серы составляет 0;4 ° Разделение парогазовой смеси продуктов термолиза проводят в три ступени, На первой непрореагировавший триок.— сид серы абсорбируют раствором серной кислоты на стадии концентрирования. На второй ступени из полученной парогазовой смеси,- содержащей 64 кг диоксида серы, 16 кг кислорода, 1.510 кг водяного пара конденсируют

0 воду, охлаждением потока до 250 С.

На третьей ступени из газовой смеси, содержащей 64 кг диоксида серы и 16 кг кислорода, выделяют кислород путем абсорбции диоксида серы водой при

20 С. Продукционный кислород в количестве 16 кг выводят из цикла.Из раствора сернистой кислоты, полученного при абсорбции, выделяют диоксид серы при нагревании раствора до 150 С. Диоксид серы в количестве 64 кг возвра: цают на стадию смешения. Поток воды (1 510 кг), полученной при разделении парогазовой смеси, делят на две части: 11 6 кг воды направляют на стадию смешения, 1394 кг воды направляют в теплообменный контур внешнего ис— точника тепла, где получают водяной пар с температурой 1225 К и давлением

3,0 МПа.

В предлагаемом способе получения водорода все стадии проводят при поповышенном давлении. Рабочее давление и температура проведения процессов на каждой из стадий определяются начальными параметрами используемого водяного пара.

Влияние параметров водяного пара

10 на характеристики системы .иллюстрируется в таблице.

Формула изобретения

Способ получения водорода, включающий смешение диоксида серы и воды, 15 электролиэ полученного раствора сернистой кислоты с ввщелением водорода и серной кислоты, ее концентрирование и подачу на термолиэ триоксида серы, разделение получаемой при этом

20 парогазовой смеси с вьщелением диоксида серы и возвратом его на стадию смешения, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат при сохранении выхода водорода и обеспечения возможностч одновременного получения продукционного кислорода, серную кислоту на стадию термолиза подают ее инжектированием водяным паром с температурой 1 200ЗО 1250 К и давлением 2,5-4,5 NIIa, а разделение получаемой парогазовой смеси ведут в три ступени, причем на первой из них абсорбируют триоксид серы раствором серной кислоты со стадии электролиза, на второй — конденсируют воду охлаждением смеси, а на третьей выделяют кислород абсорбцией диоксида серы водой с последующими десорбцией и возвратом диоксида

10 серы на стадию смешения.

1472435

Продолжение таблицы

2 ) о . + (5

1350 3,0

Непроизводительное увеличение капитальных затрат на строительство установки

Увеличение зат1200

530

1,0 рат на компремирование продукционного водорода

Непроизводитель-.. ное увеличение капитальных зат6,0

570

1200 рат на строитель— ство установки

Прототип 11231173

4-5

650

Разложение серной кислоты осуществляют при контакте с воздухом

Составитель А. Перевезенцев

Редактор М. Товтин Техред Л.Олийнык Корректор Л. Пилипенко

Заказ 1667/24 Тираж 435 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101