Очистная и дегазационная колонна для электролитического генератора

Авторы патента:


Очистная и дегазационная колонна для электролитического генератора
Очистная и дегазационная колонна для электролитического генератора
Очистная и дегазационная колонна для электролитического генератора

 

C25B1/02 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной
B01D53/00 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2604616:

ИДРОЭНЕРДЖИ С.П.А. (IT)

Изобретение относится к очистителю, который разделяет газы, полученные в электролитическом генераторе из загрязнителей электролита, а также электролитическому генератору, содержащему такой очиститель, и способу газоочистки. Газоочиситель для электролитического генератора содержит резервуар для сбора, вход для очистки, предназначенный для подачи двухфазной текучей среды, содержащей очищаемый газ, в резервуар, множество промывочных тарелок, разбрызгиватель, выполненный с возможностью распределения промывочной жидкости по множеству промывочных тарелок, конденсатор для повторного ожижения, содержащий теплообменник, в котором циркулирует хладагент, и выход для очистки, предназначенный для направления потока очищаемого газа через множество промывочных тарелок и конденсатор. Изобретение обеспечивает простую и эффективную очистку газа. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к очистителю, который разделяет газы, полученные в электролитическом генераторе из загрязнителей электролита. Настоящее изобретение дополнительно относится к электролитическому газогенератору и к способу газоочистки.

Как правило, настоящее изобретение применимо для области электролитической генерации газов, таких как кислород и/или водород, за счет диссоциации в электролитической ячейке.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время известны системы, которые эксплуатируют механизмы электролитической диссоциации для генерирования газообразного кислорода и/или водорода в молекулярной форме (т.е. H2 и O2).

В этих известных системах, также называемых «электролитическими генераторами» или «электролитическими диссоциаторами», используют ячейку, содержащую электролит (такой как, например, KOH или NaOH) в водном растворе (H2O). Подача электроэнергии к ячейке заставляет молекулу воды диссоциировать на ее соответствующие ионы, что приводит к образованию H2 и O2 в газообразной форме в молярном соотношении 2:1.

Электролитические генераторы в основном используют для получения технического газообразного кислорода и водорода путем диссоциации воды. Применение таких газов, полученных посредством электролитических генераторов/диссоциаторов, включает в себя, среди прочего, следующее: термообработку, кислородную резку, пайку-сварку, обработку стекла и хрусталя, печи для спекания и термообработки, охлаждение среднемощных генераторов переменного тока.

Крупные электролитические генераторы могут генерировать 30-120 м3/ч газа при давлении 3-8 бар, могут функционировать в течение 24-часового непрерывного цикла.

Известные электролитические генераторы, тем не менее, подвержены влиянию проблемы увлечения электролита (например, H2O+KOH или H2O+NaOH) в выпускной трубопровод для генерированного газообразного H2 и/или O2. Электролит, увлеченный в полученный газ, вызывает загрязнение последнего, который, следовательно, не может достичь приемлемого уровня чистоты; поэтому получаемый газ необходимо подвергать последующей очистке перед его сохранением или использованием.

Из-за этого электролитические генераторы, известные из уровня техники, включают в себя систему для удаления электролита из выпускного газа. В этих системах очистки используют сложные схемы, которые обычно являются внешними по отношению к блоку электролитического генерирования и содержат большое количество компонентов.

Системы очистки, используемые в настоящее время в электролитических генераторах, представляют значительное усложнение для установки и для ее эксплуатации. Фактически электролитические генераторы, снабженные известными системами очистки, требуют частого вмешательства специально обученного персонала, поскольку схемы имеют дело с коррозионными текучими средами и активными газами.

В дополнение, электролитические генераторы, снабженные известными системами очистки, требуют значительных капиталовложений, поскольку они требуют наличия большого количества компонентов, таких как скрубберы, теплообменники, насосы, трубопроводы, системы промежуточного хранения и газгольдеры.

Документ DE4201033A1 относится к сепаратору для разделения суспензии KOH в потоке газообразного H2 или O2, содержащему барботажную колонну в контейнере для жидкостей и перфорированную пластину выше нее. Однако в рамках настоящего изобретения также возможен сепаратор, описанный в DE4201033A1, который страдает от некоторых недостатков и неэффективности с точки зрения газоочистки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является обеспечение газоочистителя и связанного с ним способа очистки, который позволяет преодолеть вышеупомянутые недостатки из уровня техники, а также другие проблемы.

В частности, одной задачей настоящего изобретения является обеспечение очистителя, который позволяет эффективно и просто очищать газ, полученный с использованием электролитического генератора из увлеченного электролита, с получением, таким образом, газа, обладающего повышенным уровнем чистоты.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение очистителя, обладающего компактными размерами, для получения электролитического генератора с простой и экономичной структурой системы.

Еще одной задачей настоящего изобретения является обеспечение очистителя для электролитических генераторов, который надежен и содержит уменьшенное количество компонентов.

Эти и другие задачи настоящего изобретения достигаются с использованием очистителя, способа очистки и электролитического генератора, имеющего признаки, изложенные в прилагаемой формуле изобретения, которые должны являться составной частью настоящего описания.

Основная идея на основе настоящего изобретения состоит в обеспечении газоочистителя для электролитического генератора, содержащего резервуар для сбора и вход для очистки, предназначенный для подачи двухфазной текучей среды, содержащей упомянутый газ, очищаемый в резервуаре для сбора, и дополнительно содержащего множество промывочных тарелок и разбрызгиватель, приспособленный для распределения промывочной жидкости по множеству промывочных тарелок и дополнительно содержащего конденсатор для повторного ожижения, который содержит по меньшей мере один теплообменник, в котором циркулирует хладагент, и дополнительно содержит выход для очистки, адаптированный для перемещения потока упомянутого газа, очищаемого посредством множества промывочных тарелок и конденсатора для повторного ожижения.

Таким образом, можно эффективным и простым способом очищать газ, полученный в электролитическом генераторе, от увлеченного электролита с получением, таким образом, газа, обладающего повышенным уровнем чистоты. Очиститель удачно содержит уменьшенное количество компонентов, что, таким образом, упрощает систему электролитического генератора. В дополнение, очиститель для электролитического генератора согласно настоящему изобретению дает преимущество в наличии простой структуры, что преобразуется в высокую надежность при эксплуатации.

В предпочтительном варианте воплощения очиститель дополнительно содержит конденсатор для повторного ожижения, который содержит по меньшей мере один теплообменник, в котором циркулирует хладагент. Это успешно позволяет получать газ, который был очищен от любых следов электролита, при наличии также низкого содержания остаточной влаги, с успешным достижением конечного качества продукта.

Очиститель содержит герметично уплотняемую структуру, включающую в себя упомянутый резервуар для сбора, упомянутые промывочные тарелки и упомянутый конденсатор для повторного ожижения. Это успешно дает возможность получать компактный очиститель. Аналогично, также электролитический генератор, с которым соединен очиститель, выворачивают наружу, чтобы он был более компактным и мог быть удобным образом помещен в ограниченное пространство. Это также позволяет защищать различные компоненты системы для успешного достижения эксплуатационной безопасности.

Очиститель дополнительно содержит рекуперационный выход, находящийся в соединении по текучей среде с упомянутым резервуаром для сбора, для извлечения упомянутой промывочной воды и любого электролита, ранее увлеченного упомянутым газообразным кислородом или водородом. Это успешно делает возможным подходящее размещение электролита, который был отделен от полученного газа, поскольку электролит также может содержать реакционно-способные химикаты.

Кроме того, электролитический генератор содержит рекуперационный насос, находящийся в соединении по текучей среде с упомянутым рекуперационным выходом, причем упомянутый рекуперационный насос также находится в соединении по текучей среде с входом упомянутой электролитической ячейки для повторного введения упомянутой промывочной воды и любого увлеченного электролита в упомянутую электролитическую ячейку. С помощью этого решения можно успешно выполнять процесс непрерывной регенерации, в котором увлеченный электролит восстанавливается в виде активного элемента и повторно используется в процессе, делая, таким образом, его внедрение менее дорогостоящим. В дополнение, электролитический генератор не будет производить побочных продуктов, поскольку электролит восстанавливается наряду с фракцией промывочной воды, которые будут использованы в электролитической ячейке, что, таким образом, еще больше вносит вклад в экономию технологического процесса. Это также устраняет необходимость в частом техническом обслуживании для пополнения или какой-либо обработки электролита.

Электролитический генератор дополнительно содержит систему вентиляции, находящуюся в соединении по текучей среде с упомянутым очистным выходом, приспособленную для сбора упомянутого очищенного газообразного кислорода или водорода для последующего использования или хранения. Таким образом, из электролитического генератора получают продукт, обладающий высоким конечным качеством.

В конкретном предпочтительном варианте воплощения электролитический генератор содержит первый выход для кислорода из упомянутой электролитической ячейки и второй выход для водорода из упомянутой электролитической ячейки, причем упомянутый электролитический генератор содержит первый выход из упомянутого очистителя, находящегося в соединении по текучей среде с упомянутым первым выходом для кислорода, а второй выход из упомянутого очистителя находится в соединении по текучей среде с упомянутым вторым выходом для водорода, обеспечивая, таким образом, два отдельных контура для очистки упомянутого кислорода и для очистки упомянутого водорода.

Этот вариант воплощения является особо успешным для генераторов водорода и кислорода в молярном соотношении 2:1, поскольку это позволяет по отдельности очищать каждый из упомянутых газов с получением, таким образом, высококачественных продуктов при эксплуатации, в то же время, более простой установки в электролитическом генераторе для достижения более низкой стоимости и повышенной надежности.

Настоящее изобретение также относится к электролитическому генератору, содержащему очиститель, как было описано выше.

Настоящее изобретение дополнительно относится к способу газоочистки, в частности воплощенному в очистителе, как было описано выше.

Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения станут более ясными из следующего подробного описания и из прилагаемых чертежей, которые приведены в виде неограничивающего примера.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах, упомянутых в описании, одинаковые номера ссылок означают одинаковые или эквивалентные элементы или действия.

Фиг.1 схематически показывает первый пример варианта воплощения электролитического генератора, содержащего очиститель согласно настоящему изобретению;

фиг.2 схематически показывает второй пример варианта воплощения электролитического генератора, содержащего очиститель согласно настоящему изобретению;

фиг.3 схематически показывает пример варианта воплощения очистителя согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Фиг.1 показывает первый вариант воплощения электролитического генератора 101, содержащего очиститель согласно настоящему изобретению. В настоящем описании термин «электролитический генератор» относится к системе или устройству, приспособленному для генерирования по меньшей мере одного газа - водорода и/или кислорода - путем электролитической диссоциации. Поэтому для электролитических генераторов, принимаемых во внимание в настоящей работе, будут описаны только их основные компоненты, а именно, только предоставляющие подробную информацию о наиболее отличительных компонентах и учениях настоящего изобретения. Следует также принять во внимание, что электролитические генераторы, описанные в настоящей работе, также могут содержать дополнительные компоненты и/или системы, известные из области техники, относящейся к газодобывающим/газогенерирующим установкам, которые для простоты не будут упомянуты или описаны в настоящей работе.

Электролитический генератор 101 содержит по меньшей мере одну электролитическую ячейку 102 для электролитической диссоциации воды (H2O), вызываемой приложением электрического тока в присутствии определенных электролитов в растворе (например, NaOH или KOH). Электролитическая ячейка 102 может, таким образом, генерировать водород (H2) и кислород (O2) обычно в молярном соотношении 2:1. В целях настоящего изобретения электролитическая ячейка содержит по меньшей мере один выход 103, через который может выходить только что генерированный газ - либо кислород, либо водород; упомянутые газы являются на деле разделенными согласно известным способам, вследствие чего на выходе 103 присутствует в основном только один из таких газов (защищенный от какого-либо загрязнения). Однако, как объяснялось ранее, на выходе 103 генерируемый газ обычно увлекает за собой фракцию электролита и влаги/воды.

Из выхода 103, через трубопровод 104, полученный газ и любые увлеченные элементы поступают в очиститель 105. Очиститель 105, который будет описан в настоящей работе, в ее предпочтительном варианте воплощения, также может быть назван «очистной колонной» или «отпарной колонной» из-за ее преобладающей формы и функций.

Очиститель 105 содержит вход 106, который принимает газ, включающий в себя любой увлеченный электролит и жидкость/пар. Поэтому очиститель 105 снабжают двухфазной текучей средой. Обычно двухфазная текучая среда поступает на вход 106 при температуре 70-80°C и давлении 4-5 бар.

Вход 106 открывается в объем, ограниченный стенками очистителя 105, т.е. в «резервуар для сбора» 107. Двухфазная текучая среда расширяется в резервуаре 107 для сбора, таким образом уже отделяясь, по меньшей мере частично, от увлеченного электролита и воды. Способ, согласно которому входящая двухфазная текучая среда расширяется, называется «вспышкой (мгновенным испарением)» из-за его скорости и влечет за собой разделение газовой фазы и жидкой фазы.

После расширения более легкий газ стремится подниматься к крышке очистителя 105, отделяясь, таким образом, от электролита и воды, накапливающейся в резервуаре 107 для сбора. Этот эффект спонтанного физического разделения в основном бывает заметен, когда рассматриваемый газ представляет собой водород, который обладает очень низкой молекулярной массой. Однако поднимающийся газ продолжает увлекать за собой часть электролита и значительное количество влаги. Является предпочтительным, чтобы в резервуаре 107 для сбора было такое количество жидкости, поверхность которой находится на границе с воздушной фазой. Поверхность жидкости, накопленной в резервуаре 107 для сбора, находится ниже уровня входа 106. Поэтому двухфазная текучая среда попадает в бак выше максимального уровня жидкости в резервуаре для сбора; это усиливает разделение двухфазной текучей среды.

Очиститель 105 дополнительно содержит множество промывочных элементов, таких как промывочные тарелки 108, т.е. имеющие подходящую форму или перфорированные плоские поверхности, в основном параллельные друг другу, через которые может течь поднимающийся газ. Как правило, промывочные элементы представляют собой структурные элементы, приспособленные для повышения взаимодействия между поднимающимся газом и промывочной жидкостью (водой). Тарелки 108 представляют собой колонну тарелок, предпочтительно количеством от 6 до 9, уложенных горизонтально и параллельно друг другу. Каждая тарелка 108 содержит множество отверстий или апертур, приспособленных для пропускания газа, идущего вверх, и жидкости, текущей вниз по колонне тарелок.

Выше промывочных тарелок 108, т.е. выше тарелки наверху колонны тарелок 108, очиститель 105 дополнительно содержит средство 109 распределения промывочной жидкости, например множество разбрызгивающих сопел. Средство 109 распределения распределяет промывочную жидкость, в основном дистиллированную или деминерализованную воду, в очистительную камеру, обычно расположенную выше промывочных тарелок 108; промывочную воду подают через вход 110 по подходящему контуру и предпочтительно при комнатной температуре, т.е. 20-25°C. При стекании воды вниз по промывочным тарелкам 108 и столкновении ее с поднимающимся потоком газа промывочная вода оказывает дополнительное очищающее влияние на газ, который охлаждается и отделяется от увлеченного электролита. Это повышает эффективность разделения, вызванного взаимодействием с промывочной жидкостью.

В частности, самая верхняя тарелка из колонны тарелок 108 имеет такую форму, которая позволяет промывочной жидкости накапливаться на ее поверхности, которая, таким образом, становится «заполненной» промывочной жидкостью.

Промывочная вода, распределенная указанным способом, сразу после прохождения промывочных тарелок 108 собирается в резервуаре 107 для сбора вместе с восстановленным электролитом.

Поэтому в резервуаре 107 для сбора происходит накопление воды и электролита в соотношениях, которые вызывают образование определенного уровня жидкости в резервуаре 107 для сбора. С этой целью резервуар 107 для сбора подходящим образом герметизируют и изготавливают его из материала, стойкого к химическим/физическим веществам, например, из нержавеющей стали.

Как правило, весь очиститель 105 проектируют таким образом, чтобы он был способен герметично удерживать жидкости и газы за счет использования материалов, способных выдержать требуемые рабочие условия, в соответствии с требованиями хороших норм проектирования.

Газ, поднимающийся внутри очистителя 105, после прохождения промывочных тарелок 108 и распределителя 109 промывочной жидкости в основном становится очищенным от увлеченного электролита и имеет температуру 25-30°C и давление 4-6 бар. Однако газ еще насыщен влагой, которую он увлек с собой.

Очиститель 105 дополнительно содержит конденсатор 111 для повторного ожижения, который содержит по меньшей мере один теплообменник, в котором циркулирует охлаждающая жидкость. В предпочтительном варианте воплощения конденсатор 111 для повторного ожижения содержит охлаждающий змеевик, предпочтительно работающий при температуре 0°C. Газ, насыщенный влагой, при обмене теплом с конденсатором 111 для повторного ожижения охлаждается до 1-2°C, теряя, таким образом, всю содержащуюся в нем влагу. Вода, т.е. сконденсированная влага, стекает вниз с конденсатора 111 для повторного ожижения по промывочным тарелкам 108, внося, таким образом, вклад в промывку поднимающегося газа, а затем, в свою очередь, накапливаясь в резервуаре 107 для сбора.

После прохождения конденсатора 111 для повторного ожижения газ становится в основном сухим при температуре 1-2°C и давлении 4-6 бар; в дополнение, газ эффективно очищается от электролита, количество которого снижается до порядка нескольких частей на миллион (parts per million, ppm).

На выходе 112 очищенный газ получают при температуре 2-3°C и давлении 4-5 бар, также из-за эффекта подходящего средства вентиляции (не показано), которое посредством клапанов, насосов и каналов обеспечивает эффективное вытекание очищенного газа через выход 112.

Очищенный газ затем течет по трубопроводам 113 в бак-хранилище 114 или в пользовательское устройство для непосредственного использования.

Вслед за описанным выше процессом очистки, который, в частности, имеет место в очистителе 105, вода и электролит накапливаются в резервуаре 107 для сбора.

Из-за этого очиститель 105 содержит рекуперационный выход 115, в который поступает электролитический раствор, накопленный в резервуаре 107 для сбора, и через который он попадает в контур 116 рекуперации. Контур 116 рекуперации содержит по меньшей мере один насос 117, который обеспечивает силу, требуемую для транспортировки электролитического раствора по контуру 116. Является предпочтительным, чтобы электролитический раствор (вода и электролит), рекуперированный указанным образом, охлаждался до комнатной температуры в теплообменнике 118, а затем направлялся на вход 119 в электролитическую ячейку 102.

Таким образом, рекуперированный электролит и промывочную воду можно повторно использовать для процесса электролитической диссоциации, т.е. для следующего цикла генерирования водорода и/или кислорода.

Является очевидным, что общий термин «газ», относящийся к описанию фиг.1, может представлять собой либо водород, либо кислород.

Фиг.2 показывает второй вариант воплощения электролитического генератора 201 согласно настоящему изобретению.

Электролитический генератор 201 содержит по меньшей мере одну электролитическую ячейку 202 для электролитической диссоциации воды (H2O), вызываемой приложением электрического тока в присутствии определенных электролитов в растворе (например, NaOH или KOH). Поэтому электролитическая ячейка 202 может генерировать водород (H2) и кислород (O2) обычно в молярном соотношении 2:1. Для этой цели электролитическая ячейка 202 содержит два выхода 203a и 203b, через которые полученные газы могут выходить по отдельности, т.е., соответственно, водород (например, через 203a) и кислород (например, через 203b).

Контуры системы, которые в основном аналогичны контуру, ранее описанному для одиночного газа со ссылкой на фиг.1, связаны с каждым из двух газовых выходов 203a и 203b. В частности, линия очистки водорода (например, левая часть фиг.2) содержит очиститель 105a водорода, который в основном бывает аналогичным очистителю 105, описанному со ссылкой на фиг.1. Аналогично, линия очистки кислорода (например, правая часть фиг.2) содержит очиститель 105b кислорода, который в основном бывает аналогичным очистителю 105, описанному со ссылкой на фиг.1.

Хотя принцип функционирования очистителей 105a и 105b в основном аналогичен (до такой степени, что по меньшей мере один из них может точно соответствовать очистителю 105), они могут различаться различными конструкционными деталями.

В частности, между очистителями 105a и 105b могут быть найдены некоторые соответствующие различия, в соответствии с требованиями хороших норм проектирования, в свете различных обрабатываемых газов (соответственно, водорода и кислорода), рабочего давления каждого газа (которые могут быть различными) и объемной скорости потока, генерируемого электролитическим генератором 202 (следует напомнить, что водород и кислород обычно генерируют в соотношении 2:1). Например, можно обеспечить различные объемы накопления для очистителей 105a и 150b, а также различные размеры для входящих в них компонентов.

В контуре системы генератора 201 является предпочтительным, чтобы оба контура рекуперации электролитического раствора, соответственно, выходящих из очистителей 105a и 105b, сходились в насосе 117. На самом деле оба газа - водород и кислород - увлекают за собой из электролитической ячейки 202 один и тот же рабочий электролит, который, таким образом, вводится обратно.

Каким-либо образом электролитический генератор 201 обеспечивает эффективную очистку обоих газов; поэтому, например, очищенный водород будет направлен в бак-хранилище 214a, тогда как очищенный кислород будет направлен в бак-хранилище 214b.

Фиг.3 показывает более подробно предпочтительный вариант воплощения очистителя 105. В этом варианте воплощения является предпочтительным, чтобы вход 106 был расположен на половине высоты очистной колонны/башни 105, вследствие чего резервуар 107 для сбора занимает часть, предпочтительно равную по меньшей мере половине общего объема очистителя 105.

Резервуар 107 для сбора содержит выход 115, расположенный в дне резервуара 107 для сбора.

Промывочные тарелки 108 содержат заданное количество промывочных тарелок, которое в основном зависит от выбора конструкции, связанной с формой каждой тарелки и с эффективностью промывки; является предпочтительным, чтобы количество упомянутых тарелок было равно семи.

Средство 109 распределения промывочной жидкости содержит по меньшей мере одно разбрызгивающее сопло или разбрызгиватель, но они могут содержать большее количество разбрызгивателей, установленных иным образом.

Конденсатор 111 для повторного ожижения содержит контур охлаждающей жидкости, например, в котором использован охладитель R134A, который спроектирован таким образом, чтобы максимизировать теплообмен с поднимающимся газом в соответствии с учениями хорошей инженерно-технической практики.

Наконец, является предпочтительным, чтобы выход 112 был расположен наверху очистителя 105 со связанным средством вентиляции (не показано) известного типа.

Является предпочтительным, чтобы очиститель 115 включал в себя центральный элемент 301, имеющий полую цилиндрическую форму, которая адаптирована для усиления потока газа к высоким областям очистителя 115. Является предпочтительным, чтобы более низкая часть элемента 301 была таковой, чтобы она оставалась под поверхностью электролитического раствора, накопленного в резервуаре 107 для сбора в ходе эксплуатации.

Наконец, очиститель 105 содержит множество опорных элементов 302, приспособленных для его размещения в желаемом местоположении внутри электролитического генератора; например, опорные элементы 302 могут содержать опорные ноги, как показано на фиг.3.

Согласно настоящему изобретению также обеспечен способ для очистки газообразного кислорода и/или водорода, полученного в ячейке для электролитической диссоциации электролитического генератора. Согласно этому способу очищаемый газ накапливается в резервуаре для сбора, и упомянутый газ промывается посредством множества промывочных тарелок, по которым стекает промывочная вода, причем поток упомянутого очищаемого газа направляется через упомянутое множество промывочных тарелок.

Способ также предусматривает охлаждение газа, промытого указанным образом, для конденсации содержащейся в нем влаги посредством конденсатора для повторного ожижения, содержащего по меньшей мере один теплообменник, в котором циркулирует хладагент.

В дополнение, согласно этому способу можно извлекать промывочную воду и любой электролит, отделенный от газа, и направлять их повторно в электролитическую ячейку для дополнительного повторного использования.

Является предпочтительным, чтобы способ согласно настоящему изобретению был внедрен в очиститель, такой как очиститель 105 согласно фиг.1, и поэтому обеспечен в электролитическом генераторе, таком как электролитический генератор 101 согласно фиг.1.

Поэтому дополнительные этапы и меры согласно способу настоящего изобретения специалисты в данной области техники могут понять исходя из учений, обеспеченных в настоящей работе, со ссылкой на вышеописанные устройства.

Электролитический генератор согласно настоящему изобретению может, таким образом, понижать в 600-800 раз содержание электролита, увлеченного генерируемым газом, позволяя, таким образом, получать такой газ как водород и кислород с высоким уровнем чистоты (т.е. с незначительным содержанием примесей для большинства применений). Электролитический генератор согласно настоящему изобретению также прост и надежен в том, что он может осуществлять процесс очистки, для которого требуются очень небольшие вмешательства операторов и обслуживающего персонала.

Как правило, можно спроектировать дополнительные изменения вариантов воплощения электролитических генераторов, упоминаемых в настоящем описании, без отступления от объема охраны изобретения, заданного в прилагаемой формуле изобретения.

Например, можно спроектировать альтернативный вариант воплощения, в котором конденсатор 111 для повторного ожижения отделен от очистителя 105, например, путем обеспечения объема накопления для влагонасыщенного газа ниже по потоку относительно очистителя 105.

Также становится ясно, что физические величины и значения температуры и давления, указанные в настоящем описании, даже если они могут быть предпочтительными и удачными, предназначены лишь в качестве разъяснительных и неограничивающих примеров.

Наконец, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что любые ссылки, содержащиеся в настоящей работе по очистке газов, не следует понимать как ограничивающие, поскольку они должны рассматриваться как охватывающие реальный газ и смеси газов, возможно загрязненные другими элементами, например H2 в газе, состоящем в основном из O2, или наоборот.

1. Газоочиситель (105, 105a, 105b) для электролитического генератора (101, 201), отличающийся тем, что он содержит резервуар (107) для сбора и вход (106) для очистки для подачи двухфазной текучей среды, содержащей упомянутый очищаемый газ, в упомянутый резервуар (107) для сбора, причем он дополнительно содержит множество промывочных тарелок (108) и разбрызгиватель (109), выполненный с возможностью распределения промывочной жидкости по упомянутому множеству промывочных тарелок (108), причем он дополнительно содержит конденсатор (111) для повторного ожижения, содержащий, по меньшей мере, один теплообменник, в котором циркулирует хладагент, причем он дополнительно содержит выход (112) для очистки, выполненный с возможностью перемещения потока упомянутого очищаемого газа через упомянутое множество промывочных тарелок (108) и упомянутый, по меньшей мере, один конденсатор (111) для повторного ожижения.

2. Газоочиститель (105, 105a, 105b) по п.1, в котором упомянутое множество промывочных тарелок (108) включает в себя множество тарелок, по существу параллельных друг другу, причем каждая из них содержит множество отверстий или апертур, приспособленных для того, чтобы позволить упомянутому очищаемому газу течь вверх, а упомянутой промывочной жидкости течь вниз по упомянутому множеству промывочных тарелок (108).

3. Газоочиститель (105, 105a, 105b) по п.2, в котором, по меньшей мере, одна тарелка наверху упомянутого множества промывочных тарелок (108) имеет форму, позволяющую накапливать упомянутую промывочную жидкость.

4. Газоочиститель (105, 105a, 105b) по любому из пп.1-3, в котором упомянутый резервуар (107) для сбора приспособлен для накопления объема жидкости, имеющего заданный максимальный уровень, и в котором упомянутый вход (106) для очистки расположен выше упомянутого заданного максимального уровня.

5. Газоочиститель (105, 105a, 105b) по п.4, в котором упомянутый вход (106) для очистки обращен к объему упомянутого резервуара (107) для сбора, который выполнен с возможностью расширения упомянутой входящей двухфазной текучей среды.

6. Газоочиститель (105, 105a, 105b) по любому из пп.1-3, дополнительно содержащий герметично уплотняемую структуру, обладающую по существу цилиндрической формой, которая включает в себя упомянутый резервуар (107) для сбора, упомянутые промывочные тарелки (108) и упомянутый конденсатор (111) для повторного ожижения.

7. Газоочиститель (105, 105a, 105b) по любому из пп.1-3, дополнительно содержащий рекуперационный выход (115), находящийся в соединении по текучей среде с упомянутым резервуаром (107) для сбора для возврата упомянутой промывочной жидкости и любого электролита, ранее увлеченного упомянутым очищаемым газом, причем упомянутый рекуперационный выход (115) расположен внизу упомянутого резервуара (107) для сбора.

8. Электролитический генератор газообразного кислорода и/или водорода, содержащий, по меньшей мере, одну ячейку (102, 202) для электролитической диссоциации, по меньшей мере, один выход (103, 203a, 203b) из упомянутой электролитической ячейки для, по меньшей мере, одного из упомянутых газов - кислорода или водорода - и дополнительно содержащий, по меньшей мере, один очиститель (105, 105a, 105b), находящийся в соединении (104) по текучей среде с упомянутым, по меньшей мере, одним выходом (103, 203a, 203b) из упомянутой электролитической ячейки (102, 202), отличающийся тем, что упомянутый очиститель (105, 105a, 105b) представляет собой очиститель по любому из пп.1-7.

9. Электролитический генератор по п.8, дополнительно содержащий рекуперационный насос (117), находящийся в соединении (116) по текучей среде с упомянутым рекуперационным выходом (115), причем упомянутый рекуперационный насос (117) дополнительно находится в соединении по текучей среде с входом (119) упомянутой электролитической ячейки (102) для повторного введения упомянутой промывочной жидкости и упомянутого любого увлеченного электролита в упомянутую электролитическую ячейку (102).

10. Электролитический генератор по любому из пп.8 или 9, дополнительно содержащий, по меньшей мере, одну систему вентиляции, находящуюся в соединении (113) по текучей среде с упомянутым выходом (112) для очистки и выполненную с возможностью накопления (114, 214a, 214b) упомянутого газообразного кислорода или водорода сразу после его очистки.

11. Электролитический генератор по любому из пп.8 или 9, в котором упомянутая электролитическая ячейка (202) содержит первый выход (203b) для кислорода и второй выход (203a) для водорода, и при этом упомянутый электролитический генератор содержит первый выход (105b) из упомянутого очистителя, находящийся в соединении по текучей среде с упомянутым первым выходом (203b) для кислорода, и второй выход (105a) из упомянутого очистителя, находящийся в соединении по текучей среде с упомянутым вторым выходом (203a) для водорода, обеспечивая таким образом два контура для раздельной очистки упомянутого кислорода и упомянутого водорода, причем упомянутые контуры для раздельной очистки воссоединяются перед их повторным входом в упомянутую электролитическую ячейку (202).

12. Способ для очистки газообразного кислорода или водорода, получаемого в ячейке (201, 202) для электролитической диссоциации электролитического генератора (101, 102), включающий в себя этапы, на которых расширяют двухфазную текучую среду, содержащую очищаемый газ, в резервуаре (107) для сбора для разделения упомянутого очищаемого газа; промывают упомянутый газ на множестве промывочных тарелок (108), по которым разбрызгивают промывочную жидкость, таким образом перемещая поток упомянутого очищаемого газа через упомянутое множество промывочных элементов (108); охлаждают упомянутый газ для конденсации содержащейся в нем влаги посредством конденсатора (111) для повторного ожижения, содержащего, по меньшей мере, один теплообменник, в котором циркулирует хладагент.

13. Способ газоочистки по п.12, дополнительно включающий в себя этап восстановления упомянутой промывочной жидкости и любого электролита, ранее увлеченного упомянутым газообразным кислородом или водородом, и повторного введения их (116, 117, 118) в упомянутую электролитическую ячейку (102, 202).

14. Способ газоочистки по любому из пп.12 или 13, в котором упомянутый электролитический генератор (101, 102) представляет собой электролитический генератор по любому из пп.8-11.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к ячейке для расщепления воды, имеющей по меньшей мере один электрод, содержащий пористую мембрану, причем пористая мембрана является по меньшей мере частично гидрофобной, и газ, получаемый по меньшей мере на одном электроде, диффундирует из ячейки через пористую мембрану.

Изобретение относится к способу получения нитрата церия (IV) электрохимическим окислением нитрата церия (III) в анодной камере электролизера, содержащей раствор с начальной концентрацией ионов церия (III) 100-130 г/л и начальной концентрацией свободной азотной кислоты в анолите и в католите 8-12 г/л, при плотности тока на платинированном ниобиевом аноде 1-3 А/дм2.

Изобретение относится к способу эксплуатации бифункциональной электрохимической системы, содержащей анодную и катодную электродные камеры с четырехходовыми клапанами на входе и выходе из электродных камер, резервуар-сепаратор с водой, соединенный с анодной и катодной камерами и с контейнерами хранения водорода и кислорода, насосы, включающему очистку от газов анодной и катодной электродных камер при смене режимов работы, отличающемуся тем, что систему снабжают дополнительными насосами и дополнительным резервуаром-сепаратором с водой, сообщающимся с источником поступления воды и имеющим выходы для подсоединения трубопроводов к входам анодной и катодной камер бифункциональной электрохимической системы, осуществляют очистку электродных камер путем закачивания в них воды из дополнительного резервуара и вытеснения оставшихся газов из анодной и катодной камер в контейнеры для хранения водорода и кислорода.

Изобретение относится к электролизной ванне для получения кислой воды. Ванна содержит: корпус 100, оснащенный двумя наполнительными камерами 110а и 110b, разделенными одной ионообменной мембраной 111, при этом каждая из наполнительных камер 110а и 110b снабжена впускными отверстиями 112а и 113а для воды и выпускными отверстиями 112b и 113b для воды, сформированными в камере; первую группу 200 электродов, установленную в наполнительной камере 110а; вторую группу 300 электродов, установленную рядом с ионообменной мембраной 111 в наполнительной камере 110b и имеющую полярность, противоположную первой группе 200 электродов; и третью группу 300' электродов с такой же полярностью, что и вторая группа 300 электродов, установленную в наполнительной камере 110b на заданном расстоянии от второй группы электродов 300.

Изобретение может быть использовано в производстве гетерогенных катализаторов, обладающих высокоразвитой поверхностью, и электродов в литий-ионных батареях. Электрохимический способ получения наноразмерных структур оксида титана (IV) включает анодное окисление титанового электрода в ионной жидкости с добавлением воды или пропиленгликоля в атмосфере воздуха.

Изобретение относится к двум вариантам устройства для разложения воды. Согласно одному варианту устройство включает по меньшей мере один катод и по меньшей мере один анод, размещенные между первым наружным полимерным слоем и вторым наружным полимерным слоем, причем между упомянутым по меньшей мере одним катодом и упомянутым по меньшей мере одним анодом размещен по меньшей мере один разделительный слой, и при этом упомянутый по меньшей мере один разделительный слой разделяет упомянутый по меньшей мере один анод и упомянутый по меньшей мере один катод и обеспечивает возможность протекания электролита между ними.

Изобретение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для использования в производстве озонаторных установок. Устройство состоит из, по меньшей мере, одной электродной системы, включающей два подключенных к источнику питания переменного тока паяных пластинчато-ребристых электрода (ПРЭ) и размещенный между ними с заданной величиной разрядного промежутка средний ПРЭ.

Изобретение относится к способу получения ванилина. Способ включает электрохимическое окисление водной лигнинсодержащей суспензии или раствора на аноде, причем в качестве анода используют серебряный электрод.

Группа изобретений предназначена для жизнеобеспечения пилотируемых космических полетов на Марс. Физико-химическая секция предназначена для получения кислорода, воды, оксида углерода, аммиака и удобрений на основе азота.

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов водородно-кислородной смесью. Электролизер содержит блок дистанцированных друг от друга электродов с отверстиями для прохода водородно-кислородной смеси и электролита.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а более точно к устройству для очистки дымовых газов от оксидов азота селективным некаталитическим восстановлением.

Изобретение представляет: распределитель для жидкой или газообразной среды, внутренняя полость распределителя включает размещенные соосно центральной оси вращения внутри друг друга полые фигуры вращения - оболочки, имеющие сквозные отверстия или окна, с возможностью перемещения и поворота любой из них относительно других и корпуса распределителя, его переключение связано с возможностью совмещения определяемых управляющим распределением устройством отверстий или окон в оболочках и корпусе распределителя.

Изобретение относится к аппаратам для концентрирования различных суспензий и может быть использовано в пищевой и химической отраслях промышленности. Барботажный вакуум-выпарной аппарат содержит корпус с патрубками для ввода, при этом аппарат состоит из двух частей, верхней и нижней, причем верхняя часть снабжена паровой рубашкой, с ней соединен патрубок для удаления испаряемых паров, а внутри аппарата установлен коллектор с радиально расположенными трубками для барботирования суспензии горячим воздухом и центральная рециркуляционная труба с входными и выходными окнами, в которой установлен вал с ротором для рециркуляции суспензии из входных окон в выходные; к внешней части центральной рециркуляционной трубы закреплены мешалки со скребками, при этом центральная рециркуляционная труба установлена с возможностью вращения в подшипниках, при этом вал ротора и центральная рециркуляционная труба вращается за счет электропривода через коническую и две цилиндрические зубчатые передачи.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установкам сепарации водогазонефтяной смеси, и направлено на повышение степени утилизации попутного нефтяного газа.

Изобретение относится к области очистки газов и может быть использовано в быту, в различных отраслях промышленности и энергетики для отделения от газового потока содержащихся в нем аэрозольных частиц.

Предложена система для производства диоксида углерода, включающая в себя: подсистему сбора, выполненную для сбора технологического газа, причем технологический газ включает в себя углеводород; подсистему сжигания, выполненную для сжигания углеводорода в технологическом газе и получения газообразного потока сгорания, при этом газообразный поток продуктов сгорания включает в себя диоксид углерода и воду; и подсистему отделения, выполненную для отделения диоксида углерода от газообразного потока продуктов сгорания.

Изобретение относится к обработке углеводородного газа с использованием низкотемпературного процесса и может быть использовано в процессах промысловой подготовки к транспорту продукции газоконденсатных месторождений.

Изобретение относится к усовершенствованному способу оксосинтеза с рециркуляцией преобразованных отходов масел. Способ включает гидроформилирование олефина с синтез-газом в реакторе с полученим продукта оксосинтеза и побочного продукта - отходов масел, характеризующегося более низкой или более высокой температурой кипения, чем продукт оксосинтеза, отделение продукта оксосинтеза от отходов масел, преобразование отделенных отходов масел в синтез-газ, включающее испарение отходов масел газообразным углеводородом в резервуаре испарителя с получением смешанного парообразногопотока газообразного углеводорода и испаренных отходов масел и прямое окисление смешанного парообразного потока с получение синтез-газа, и рециркуляцию синтез-газа.

Изобретение относится к опреснению соленой воды, в том числе морской или минерализованной воды дистилляцией, и может быть использовано для локального водоснабжения пресной водой.

Изобретение относится к технологии дополнительного извлечения ценных компонентов из природного углеводородного газа и может быть использовано на предприятиях газоперерабатывающей промышленности. Способ комплексного извлечения ценных примесей из природного гелийсодержащего углеводородного газа с повышенным содержанием азота включает стадии: первого уровня очистки сырьевого потока природного углеводородного газа от механических примесей и капельной жидкости, второго уровня очистки первого потока очищенного углеводородного газа от примесей сероводорода, диоксида углерода и метанола, регенерации потока насыщенного абсорбента, отпарки кислой воды от метанола, сероводорода и диоксида углерода, компримирования и осушки низконапорных кислых газов, третьего уровня осушки, очистки от соединений ртути второго потока очищенного углеводородного газа, низкотемпературного разделения третьего потока осушенного и очищенного углеводородного газа, расширения и охлаждения деэтанизированного газа с частичной его конденсацией в «холодном боксе», криогенного деазотирования, удаления водорода из азотно-гелиевой смеси, криогенной доочистки полупродукта жидкого гелия от примесей азота, кислорода, аргона и неона, криогенного выделения гелия, адсорбционной очистки ШФЛУ, газофракционирования очищенной ШФЛУ, подготовки товарного топливного газа, хранения жидких азота и гелия в сосудах Дьюара в товарном парке.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным в основном для защиты воздушного бассейна Земли от канцерогенных газов и осадков, вылетающих из торчащих в небо труб промышленных предприятий (или организаций) в металлургической или химической промышленности, включая котельные, ТЭЦ и др. Способ комплексной очистки воздушного бассейна от производственных отходов/выбросов из труб осуществляется в замкнутом и непрерывном режиме. Технический результат достигается путем создания многоуровневого каскада герметичных емкостей (например, в виде резервуаров, хранилищ, сборников или бассейнов), изолированных от внешней воздушной или водной среды с, как правило, многоэтапной автоматической, полуавтоматической или ручной регулировкой процессов очистки вредных газов или составов (выбросов) без использования торчащих в небо труб, причем резервирование основных элементов, узлов, блоков, агрегатов и емкостей осуществляется как по принципу дублирования в масштабах 1:1, так, возможно, и в уменьшенных вариантах по габаритам. Последнее согласовано с длительностью циклов выполнения ремонта, профилактики, технического обслуживания, замены или очистки основных емкостей или оборудования от очищенных и/или очищаемых продуктов промышленных производств. То есть, чем дольше цикл очистки, удаления отходов/выбросов или ремонта основного оборудования и емкостей, тем большие габаритные размеры должны иметь резервные емкости, чтобы процесс очистки воздушного бассейна не прерывался. Технический результат - создание многоуровневого каскада герметичных емкостей (например, в виде резервуаров, хранилищ, сборников или бассейнов), изолированных от внешней воздушной или водной среды с, как правило, многоэтапной автоматической, полуавтоматической или ручной регулировкой процессов очистки вредных газов или составов (выбросов) без использования торчащих в небо труб, причем резервирование основных элементов, узлов, блоков, агрегатов и емкостей осуществляется как по принципу дублирования в масштабах 1:1, так, возможно, и в уменьшенных вариантах по габаритам. Последнее согласовано с длительностью циклов выполнения ремонта, профилактики, технического обслуживания, замены или очистки основных емкостей или оборудования от очищенных и/или очищаемых продуктов промышленных производств. 1 ил.
Наверх