Способ получения водорода


 


Владельцы патента RU 2408528:

Институт химии нефти Сибирского отделения Российской Академии наук (RU)

Изобретение относится к области химии. Для получения водорода битумонасыщенный песчаник подвергают механохимическому диспергированию в центробежно-планетарной шаровой мельнице в течение 5-30 минут. Изобретение позволяет повысить выход водорода. 2 табл.

 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу получения водорода путем механохимического измельчения битуминозного песчаника.

Известен способ получения водорода растворением алюминия или кремния в едкой щелочи. При получении водорода данным способом используются компоненты, которые получают путем переработки природного сырья [Г.Реми. Курс неорганической химии, изд. Мир, Москва, т.1, с.42-43].

Известен способ получения водорода путем конверсии в реакторе водяного пара в среде раскаленного железа. Предлагаемый способ основан на известной реакции 3Fe+4H2O=Fe2O3+4Н2, требует большого количества энергии (протекает при температуре ~1000°С) и расхода железа [Патент 2191742, Россия, МПК7 С01В 3/00, 3/10].

Известен способ, заключающийся в том, что водород, полученный из смеси углеводородов (например, бензина, дизельного топлива, метанола) и воды в аутотермическом или паровом риформере, вначале проходит теплообменное устройство и затем водородпроницаемую мембрану (например, из палладия), после чего водород выделяется из потока газа. Данный способ требует большого расхода энергии и дорогостоящих катализаторов [Заявка 10340173, Германия, МПК 7 С01В 3/38, С01В 3/48, Daimler Chrysler AG/№10340173.3; Заявл. 01.09.2003; Опубл. 10.03.2005., DE].

Все перечисленные выше способы получения водорода предполагают использование компонентов, полученных переработкой природного сырья, что существенно увеличивает стоимость конечного продукта - водорода.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения водорода при механохимическом диспергировании угля [Хренкова Т.М. «Механохимическая активация углей», изд. Недра, М., 1993, с.43]. Так, при размоле в вакууме в течение 30 минут угля Бородинского месторождения в газовую фазу выделяются продукты деструкции: СО2 (83,28%), CO+N2 (9,28%), Н2 (7,28%), СН4 (8,18%).

Недостатком механоактивационной обработки углей как способа получения водорода является низкий выход водорода и выделение большого количества СО2.

Задачей предлагаемого способа является увеличение количества выделяемого водорода.

Технический результат достигается тем, что в герметично закрываемый реактор планетарной мельницы помещают мелющие стальные шары и битуминозный песчаник. В таблице 1 приведены содержание и состав битумоидов использованных битуминозных песчаников. Реактор вакуумируют и измельчают песчаник в течение 5-30 минут. Процесс измельчения протекает при температуре не более 20°С за счет внешнего охлаждения, сопровождается деструкцией битумоидов и выделением смеси газов, содержание водорода в которой достигает 93,5% об.

Процесс механохимической обработки битуминозных песчаников проводят в механохимическом реакторе лабораторной центробежно-планетарной шаровой мельницы типа АГО-2. Внутренний объем реактора (80 см3) заполняют мелющими шарами диаметром 8 мм (суммарная масса шаров 120 г) и песчаником (размер частиц 2-4 мм). Масса песчаника 10 г. Корпус реактора и мелющие шары изготовлены из закаленной стали. Частота вращения реактора в переносном движении 1290 об/мин. Механическую обработку песчаника проводят в течение 5, 10, 20 и 30 минут при комнатной температуре.

Состав образующихся газов определяют газоадсорбционным методом в колонке, заполненной цеолитом СаА (фракция 0,25-0,5 мм, длина колонки 3 м, внутренний диаметр 3 мм), в изотермическом режиме при 293 К, скорость газа носителя (Ar) - 30 см3/мин.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1. В реактор центробежно-планетарной шаровой мельницы АГО-2 (объем реактора 80 см3) помещают мелющие шары (диаметр шаров 8 мм, суммарная масса 120 г). Частота вращения реактора в переносном движении 1290 об/мин. Песчаник Буур-Оленекского месторождения подвергают механохимической обработке в течение 5 минут. Кроме водорода в газе после механической обработки присутствуют метан и иные УВ (C24). Полученная газовая смесь содержит: водорода - 75% об., метана - 22% об., УВ (С24) - 3% об.

Пример 2. Песчаник Буур-Оленекского месторождения подвергают механохимической обработке в реакторе-активаторе мельницы АГО-2 в течение 10 минут в условиях, описанных в примере 1. Полученная газовая смесь содержит: водорода - 79% об., метана - 19% об., УВ (С24) - 2% об.

Пример 3. Песчаник Буур-Оленекского месторождения подвергают механохимической обработке в реакторе-активаторе мельницы АГО-2 в течение 20 минут в условиях, описанных в примере 1. Полученная газовая смесь содержит: водорода - 92% об., метана - 7% об., УВ УВ (С24) - 1% об.

Пример 4. Песчаник Буур-Оленекского месторождения подвергают механохимической обработке в реакторе-активаторе мельницы АГО-2 в течение 30 минут в условиях, описанных в примере 1. Полученная газовая смесь содержит: водорода - 93,5% об., метана - 6% об., УВ (С24) - 0,5% об.

Пример 5. Песчаник Буур-Оленекского месторождения подвергают механохимической обработке, как в примере 5, но вводят в реактор 20 г песчаника. Полученная газовая смесь содержит: водорода - 92% об., метана - 7,5% об., УВ (С24) - 0,5% об.

Пример 6. Песчаник Боян-Эрхет месторождения подвергают механохимической обработке, как в примере 4. Полученная газовая смесь содержит: водорода - 77,7% об.; метана - 9,46% об.; УВ (С24) - 0,25% об.; CO2, CO, N2 - 9,74% об.

Большое содержание в составе газовой смеси СО2, СО, N2 в данном примере связано с наличием в песчанике большого количества смолистых веществ.

Полученные результаты в сравнении с прототипом приведены в таблице 2.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать водород из природного сырья (битуминозный песчаник Буур-Оленекского и Боян-Эрхетского месторождений, расположенных на территории Восточно-Сибирской платформы) путем его механохимического измельчения в центробежно-планетарной шаровой мельнице.

Таблица 1
Состав битумоидов песчаника
Песчаник Буур-Оленекское месторождение, Россия Боян-Эрхет месторождение, Монголия
Выход битумоида, % мас. 5,6 16,5
Вещественный состав битумоида, % мас.
Масла 39,2 38,36
Смолы 28,2 53,37
Асфальтены 32,5 8,86
Таблица 2
Параметры процесса По предлагаемому способу
№№ примера 1 2 3 4 5 6
Температура, °С 20 20 20 20 20 20
Время обработки, мин. 5 10 20 30 30 30
Количество песчаника (угля), г 10 10 10 10 20 10
Метан, % об. 22 19 7 6 7,5 9.46
УВ (С2-4), % об. 3 2 1 0,5 0,5 0,25
СО2, СО, N2 0 0 0 0 0 9,74
Выход водорода, % об. 75 79 92 93,5 92 77,71

Способ получения водорода механохимическим диспергированием сырья, отличающийся тем, что в качестве сырья используют битуминозный песчаник и механохимическое диспергирование ведут в центробежно-планетарной шаровой мельнице в течение 5-30 мин.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области химии. .

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для производства водорода. .

Изобретение относится к способу получения аммиака из азота и водорода и может быть использовано в химической промышленности. .

Изобретение относится к способу приготовления смеси монооксида углерода и водорода из газообразной смеси углеводородов, содержащих метан, этан и пропан путем неполного окисления.

Изобретение относится к области химии и может быть использовано в процессе подготовки природного газа в производстве метанола. .

Изобретение относится к области химии. .

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для выделения и очистки водорода. .
Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения синтез-газа и водорода

Изобретение относится к производству энергии из воды в виде водорода и тепла
Изобретение относится к области химии и может быть использовано для генерирования водорода

Изобретение относится к области химии и может быть использовано при получении водорода

Изобретение относится к области переработки углеводородного сырья, а конкретно к окислительной конверсии углеводородных газов в синтез-газ

Изобретение относится к вариантам способа получения и конверсии синтез-газа, один из которых включает риформинг газообразного сырья, включая метан, с образованием синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода; синтез углеводородов по Фишеру-Тропшу с превращением части водорода и монооксида углерода в продукт синтеза Фишера-Тропша; отделение отходящего газа, который содержит непрорегировавший водород и монооксид углерода, метан и диоксид углерода, от продукта синтеза Фишера-Тропша; обработку объединенного отходящего газа, которая включает риформинг метана в присутствии катализатора конверсии водяного газа и сорбента для диоксида углерода, путем риформинга метана в отходящем газе в присутствии водяного пара с образованием водорода и диоксида углерода, причем по меньшей мере часть диоксида углерода поглощается или адсорбируется на сорбенте диоксида углерода с образованием обогащенного водородом газа, и десорбцию периодически диоксида углерода с сорбента диоксида углерода и подачу диоксида углерода на стадию риформинга

Изобретение относится к производству катализаторов для конверсии углеводородов и способам получения синтез-газа путем каталитического риформинга углеводородсодержащего сырья в трубчатых реакторах с использованием катализаторов

Изобретение относится к области химии
Изобретение относится к нефтехимии, газохимии и касается носителя для катализатора экзотермических процессов, в частности синтеза Фишера-Тропша, синтеза метанола, гидрирования, очистки выхлопных газов

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения водорода и углеродного наноструктурного материала
Наверх