Способ разделения газовых смесей, содержащих водород и диоксид углерода, с помощью гидридов металлов


 

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 2630917:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) (RU)

Изобретение относится к способам разделения газовых смесей, содержащих водород и диоксид углерода, с помощью гидридов металлов и может быть использовано в водородной энергетике, химической и пищевой промышленности. Исходную газообразную смесь подают в абсорбционный блок и фильтруют через засыпку порошка интерметаллического сплава, имеющего равновесное давление гидрирования меньшее, чем парциальное давление водорода в исходной смеси. Абсорбционный блок охлаждают для поддержания постоянной температуры. Одновременно с этим диоксид углерода отводят из абсорбционного блока. Для десорбции водорода температуру в абсорбционном блоке повышают. Изобретение позволяет снизить потери и повысить степень очистки водорода от примеси диоксида углерода. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам разделения газовых смесей, содержащих водород и диоксид углерода, с помощью гидридов металлов и может быть использовано в водородной энергетике, химической и пищевой промышленности.

Известные способы выделения водорода из газовых смесей включают способ улавливания водорода путем обратимой селективной хемосорбции с образованием смешанных гидридов на основе некоторых сплавов (Лейтес И.Л., Сосна М.Х., Семенов В.П. Теория и практика химической энерготехнологии. - М.: Химия, 1988, стр. 139).

Известен способ извлечения водорода из газов нефтепереработки с чистотой выше 99,99 об. % с применением интерметаллических сплавов (патент СССР №1696382, опубл. 07.12.1991, B01D 53/14). Недостатком этого способа является необходимость повышения давления исходной смеси на 0.3-2.5 МПа относительно давления диссоциации гидрида.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое решение, заключается в повышении энергетической эффективности процесса разделения смеси, содержащей водород, за счет поглощения водорода в металлогидридном реакторе при парциальном давлении водорода менее 0,5 МПа.

Данная задача решается за счет того, что исходную газообразную смесь подают в абсорбционный блок и фильтруют через засыпку порошка интерметаллического сплава, имеющего равновесное давление гидрирования меньшее, чем парциальное давление водорода в исходной смеси. Абсорбционный блок охлаждают для поддержания постоянной температуры. Одновременно с этим диоксид углерода отводят из абсорбционного блока. Для десорбции водорода температуру в абсорбционном блоке повышают. Изобретение позволяет снизить потери и повысить степень очистки водорода от примеси диоксида углерода.

Изобретение иллюстрируется на Фиг. 1.

Разделение смеси, содержащей водород и диоксид углерода, начинается со стадии зарядки абсорбционного блока (стадия I), во время которой исходная смесь подается в абсорбционный блок 1, заполненный порошком интерметаллического сплава, имеющего равновесное давление гидрирования меньшее, чем парциальное давление водорода в исходной смеси, при фильтрации смеси через засыпку происходит взаимодействие частиц интерметаллического сплава с водородом и образуется гидрид металла 2, при этом фронт реакции гидрирования 3 распространяется от точки входа исходной смеси в абсорбционный блок, теплота реакции гидрирования отводится за счет охлаждения абсорбционного блока, и диоксид углерода покидает абсорбционный блок через точку вывода отработанной смеси. Зарядка заканчивается в момент пробоя (стадия II), когда фронт реакции гидрирования достигает точки выхода, и в отработанной смеси резко повышается содержание водорода. Выделение чистого водорода осуществляется на стадии разрядки абсорбционного блока (стадия III), во время которой за счет нагрева засыпки происходит разложение металлогидрида, и очищенный водород покидает абсорбционный блок.

Способ проиллюстрирован следующими примерами.

Пример 1

Интерметаллический сплав LaNi4.8Mn0.3Fe0.1 (равновесное давление 0.038 МПа при температуре 293 К) в количестве 1 кг помещен в металлогидридный реактор и активирован путем многократного процесса гидрирования/дегидрирования чистым водородом. Смесь водорода (45% объемных) и диоксида углерода (55% объемных) подают в реактор через входной штуцер под давлением 0,56 МПа, отработанная смесь выбрасывается через выходной штуцер в атмосферу, реактор охлаждается потоком воды с температурой 21,5°С. За 60 минут зарядки в реактор подано в составе исходной смеси 58,7 норм. л водорода, при этом потери водорода с отработанной смесью составили 4,6 норм. л, таким образом, коэффициент извлечения водорода из смеси составил 92%.

Пример 2

Интерметаллический сплав La0.9Ce0.1Ni5 (равновесное давление 0.196 МПа при температуре 293 К) в количестве 1 кг помещен в металлогидридный реактор и активирован путем многократного процесса гидрирования/дегидрирования чистым водородом. Смесь водорода (46% объемных) и диоксида углерода (54% объемных) подают в реактор через входной штуцер под давлением 0,56 МПа, отработанная смесь выбрасывается через выходной штуцер в атмосферу, реактор охлаждается потоком воды с температурой 10,5°С. За 60 минут зарядки в реактор подано в составе исходной смеси 42,8 норм. л водорода, при этом потери водорода с отработанной смесью составили 20,4 норм. л, таким образом, коэффициент извлечения водорода из смеси составил 52%. Снижение производительности по сравнению с Примером 1 объясняется большим равновесным давлением водорода для данного сплава.

Способ разделения газовых смесей, содержащих водород и диоксид углерода, с помощью гидридов металлов, заключающийся в том, что исходную газообразную смесь подают в абсорбционный блок и фильтруют через засыпку порошка интерметаллического сплава, имеющего равновесное давление гидрирования меньшее, чем парциальное давление водорода в исходной смеси, при этом абсорбционный блок охлаждают для поддержания постоянной температуры, одновременно с этим диоксид углерода отводят из абсорбционного блока, после чего для десорбции водорода температуру в абсорбционном блоке повышают.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающему сектору производства для использования при промысловой подготовке углеводородного газа, включая сопутствующий нефтяной и природный газ, к транспорту.

Изобретение относится к технике, предназначенной для сухой очистки газов от пыли, и может быть использовано в строительной, огнеупорной, металлургической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки вентиляционных выбросов.

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов улавливания тумана различных кислот, например в сернокислотной насадочной колонне. Это достигается тем, что в фильтре с зернистым адсорбентом, содержащим корпус, входной и выходной патрубки и элементы со взвешенными слоями адсорбента, в корпусе размещено по крайней мере два элемента со взвешенными слоями адсорбента, установленные параллельно по ходу газового потока, а каждый элемент выполнен в виде заполненных адсорбентом перфорированных опорных решеток, разделенных наклонными в сторону днища корпуса перегородками, причем оросители установлены над каждым слоем адсорбента и связаны между собой единой трубой, а в днище корпуса расположен канал для удаления шлама, а на перфорированных опорных решетках установлен вибратор.

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Это достигается тем, что в кольцевом адсорбере, содержащем цилиндрический корпус с крышкой и днищем, выполненными эллиптической формы, причем в крышке смонтированы загрузочный и смотровой люки, причем загрузочный люк соединен с бункером-компенсатором, расположенном в крышке, а штуцер для подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха расположен в нижней части корпуса, в которой закреплены опоры для базы под внешний и внутренний перфорированные цилиндры, причем выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через разгрузочный люк, установленный в нижней части корпуса, который закреплен в, по меньшей мере, трех установочных лапах, а штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды расположен в днище, в котором закреплен штуцер для отвода очищенного газа и отработанного воздуха и для подачи водяного пара, причем он закреплен через коллектор, имеющий два канала, причем в одном из которых расположена заслонка для процесса десорбции, с барботером, барботер выполнен тороидальной формы по всей высоте перфорированных цилиндров, а штуцер для предохранительного клапана установлен в верхней части корпуса, а процесс адсорбции и десорбции протекает при следующих оптимальных соотношениях составляющих аппарат элементов: коэффициент перфорации тороидальной поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: H/D=2,0…2,5; отношение высоты Н цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: H/S=580…875, при этом адсорбент выполнен по форме в виде шариков, а также сплошных или полых цилиндров, зерен произвольной поверхности, получающейся в процессе его изготовления, а также в виде коротких отрезков тонкостенных трубок или колец равного размера по высоте и диаметру: 8, 12, 25 мм.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей, например, для полной утилизации дымовых газов теплогенераторов, работающих на бессернистом топливе (природном газе).

Предложены системы и способы обнаружения проскока аммиака. В одном из примеров выхлопная система содержит два датчика NOx и использует изменяющиеся отклики этих датчиков NOx для присвоения выходного сигнала датчика NOx на выхлопной трубе уровням NOx и NH3 в ней.

Изобретение относится к процессам разделения многокомпонентных газовых потоков на отдельные компоненты или фракции при помощи адсорбентов и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение раскрывает установку паровой конверсии сернистого углеводородного газа, которая оснащена линией ввода сырьевого газа и линией вывода конвертированного газа с рекуперационным устройством, включает также нагреватель и конвертор, при этом установка оборудована узлом адсорбционного обессеривания, состоящим, по меньшей мере, из двух переключаемых адсорберов, по меньшей мере один из которых, находящийся в режиме регенерации адсорбента, соединен с линией вывода конвертированного газа в дефлегматор, установленный в качестве рекуперационного устройства и оснащенный линией вывода подготовленного газа, а остальные адсорберы, находящиеся в режиме адсорбции, установлены на линии ввода сырьевого газа, кроме того, установка оснащена блоком подготовки воды, соединенным линией подачи подготовленной воды с линией подачи сырьевого газа после адсорбера и оснащенным линиями ввода воды, подачи дегазированного водного конденсата из дефлегматора и вывода солевого концентрата, при этом нагреватель установлен на линии подачи парогазовой смеси из дефлегматора в конвертор.

Изобретение относится к осушке и/или очистке газов в химической, металлургической или других областях народного хозяйства. Насадочный абсорбер осушки газа содержит корпус с патрубками подвода газа, отвода осушенного газа, подвода и отвода абсорбента и расположенные в корпусе входную сепарационную секцию, массообменную абсорбционную насадочную секцию и выходную фильтрующую секцию.

Изобретение относится к способу производства галобутилкаучуков, а именно к способу сушки влажной крошки этих каучуков. Техническим результатом является повышение эффективности сушки каучука без снижения его качества.
Наверх