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.

Изобретение относится к композиции катализатора, пригодной для обработки выхлопного газа, содержащей: а) алюмосиликатный цеолитный материал, включающий в себя диоксид кремния и диоксид алюминия в каркасе СНА и имеющий соотношение оксида кремния и оксида алюминия (SAR) 10–25; b) 1-5 массовых процентов базового металла (ВM), считая на общую массу цеолитного материала, где указанный базовый металл расположен в указанном цеолитном материале в виде свободного и/или внекаркасного обмененного металла; с) щелочноземельный металл (в общем AM), расположенный в указанном цеолитном материале в виде свободного и/или внекаркасного обмененного металла, где ВМ и АМ присутствуют соответственно в мольном соотношении 15:1-1:1, причем диоксид алюминия содержит алюминий (Al), который является частью каркаса цеолита, и композиция катализатора имеет мольное соотношение (ВМ+АМ):Al 0,1-0,4, и AM представляет собой кальций. Изобретение также относится к каталитически активному слою из пористого оксида, каталитическому изделию для обработки выхлопного газа и способу восстановления NOx в выхлопном газе. Технический результат заключается в увеличении гидротермической стабильности материала. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл., 5 пр.

Способ очистки газовых выбросов может быть использован на предприятиях металлургической, химической, нефтяной, коксохимической, теплоэнергетической отраслей промышленности. Способ включает облучение газовых выбросов ультрафиолетовым излучением электрического разряда в рабочем интервале длин волн со средней плотностью световой энергии 10-3-3⋅10-1 Дж/см2, при этом облучение проводят в присутствии озона и карбамида при температуре газовых выбросов 0°С - +250°С, причем озон получают путем облучения потока воздуха, подаваемого в камеру предварительного облучения, причем большие значения средней плотности световой энергии из указанного диапазона используют в камере предварительного облучения, а меньшие - непосредственно в газоходе установки, причем облучение газовых выбросов ультрафиолетовым излучением электрического разряда в газоходе проводят в спектральном диапазоне длин волн 290-360 нм, причем облучение газовых выбросов ультрафиолетовым излучением электрического разряда в камере предварительного облучения проводят в спектральном диапазоне длин волн 360-430 нм. Изобретение позволяет повысить степень очистки промышленных выбросов от токсичных ПАУ, в том числе бенз(а)пирена. 1 ил.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к флотационному процессу разделения минеральных частиц любой крупности. Может быть также использовано для очистки сточных вод, в химической промышленности и других отраслях производства, где необходима аэрация жидкости. Устройство для аэрации жидкости содержит емкость аэрируемой жидкости, ограниченную перегородками, газовую емкость, открытую в сторону днища емкости аэрируемой жидкости, струенаправляющую насадку, размещенную в газовой емкости, патрубки для подвода жидкости, патрубки для подвода газа, патрубки для отвода газа. Дополнительно устройство содержит источник колебаний, соединенный с газовой емкостью и позволяющий создавать требуемую по технологии дисперсность исходных пузырьков газа. Емкость аэрируемой жидкости содержит не менее 3-х перегородок, образующих между собой камеры сепарации пузырьков газов. Изобретение обеспечивает получение любой, требуемой по технологии, дисперсности исходных пузырьков газа. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике и технологии адсорбционной осушки и очистки углеводородных газов и может быть использовано в нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности при проектировании и строительстве объектов подготовки и переработки газа, нефтехимпереработки, имеющих в своем составе установки адсорбционной подготовки газа. Способ регенерации адсорбента включает последовательное нагревание и охлаждение адсорбента продувкой сухим отбензиненным газом в качестве газа регенерации и газа охлаждения, который получают выделением углеводородов С2+выше или С3+выше из осушенного и очищенного углеводородного газа при его низкотемпературной переработке, последующем сжатии и охлаждении в дожимной компрессорной станции, нагрев газа охлаждения после стадии охлаждения адсорбента для получения горячего газа регенерации и его подачу на регенерацию адсорбента. При этом по первому варианту в качестве газа охлаждения используют часть потока сухого отбензиненного газа, который отбирают после охлаждения в дожимной компрессорной станции в количестве, равном общему количеству газа, необходимого для регенерации адсорбента, а при достижении заданной температуры на стадии охлаждения адсорбента подачу газа охлаждения прекращают и одновременно на стадии получения газа регенерации обеспечивают подачу части потока горячего сухого отбензиненного газа, отбираемого после сжатия в дожимной компрессорной станции в количестве, равном количеству газа охлаждения. По второму варианту в качестве газа охлаждения используют часть потока сухого отбензиненного газа, который отбирают после охлаждения в дожимной компрессорной станции в рассчитанном количестве, обеспечивающем за время цикла охлаждение-регенерация охлаждение адсорбента, при этом после стадии охлаждения адсорбента газ охлаждения соединяют с частью потока горячего сухого отбензиненного газа, постоянно отбираемого после сжатия в дожимной компрессорной станции в количестве, суммарно обеспечивающем регенерацию адсорбента. Также предложена система для осуществления предлагаемого способа. Изобретение позволяет снизить энергетические затраты на проведение процесса регенерации адсорбента. 3 н. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретения относятся к области очистки газовых смесей и дымовых газов и могут применяться в теплоэнергетике. Устройство для очистки выбросов в атмосферу сжигающей топливо установки содержит топку с газоходом, связанным с входными патрубками эжекторов, парогенератор и воздухонагреватель. Парогенератор и воздухонагреватель расположены в корпусе топки и соединены газопроводами с переключателем рабочей среды. Переключатель рабочей среды посредством рабочего трубопровода также соединен с входными патрубками эжекторов, выходные патрубки которых размещены в емкости с очищающей средой. Трубопровод емкости для реактивов соединен с рабочим трубопроводом. Способ уменьшения вредных выбросов в атмосферу сжигающей топливо установки, содержащей устройство для очистки выбросов, заключается в удалении дымовых газов из топочного пространства за счет разрежения, создаваемого регулированными по производительности и перемещению эжекторами, выходные патрубки которых размещены в емкости с очищающей средой. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к очистке сероводородсодержащих углеводородных газов и может быть использовано в химической промышленности. Установка для процесса очистки сероводородсодержащих углеводородных газов от сероводорода с получением элементарной серы содержит реактор 1 прямого окисления сероводорода с катализатором, конденсатор серы 2, последовательный барботер 3, заполненный жидкой серой, промывную противоточную колонну 4. Изобретение позволяет обеспечить высокую степень непрерывной очистки сероводородсодержащих углеводородных газов от сероводорода. 1 ил., 2 табл., 6 пр.

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Технический результат - повышение степени очистки газового потока от целевого компонента и пыли. В горизонтальном адсорбере периодического действия содержится цилиндрический корпус с крышками и днищем. Крышки выполнены сферическими и смонтированы слева и справа от горизонтально расположенного цилиндрического корпуса. В верхней части цилиндрического корпуса расположены загрузочные люки с предохранительными мембранами, штуцер для отвода паров при десорбции и штуцер для предохранительного клапана. В левой крышке расположен штуцер с распределительной сеткой для подачи паровоздушной смеси при адсорбции и воздуха при сушке и охлаждении. В средней части корпуса на балках с опорами, поддерживающими колосниковую разборную решетку, на которой уложен слой сетки, размещен слой адсорбента. На верхней сетке, прикрывающей слой адсорбента, положены грузы для предотвращения уноса адсорбента при десорбции. Выгрузка отработанного адсорбента осуществляется через, по меньшей мере, два разгрузочных люка, расположенных симметрично относительно вертикальной оси корпуса. В днище корпуса смонтирован смотровой люк со штуцером для отвода конденсата и подачи воды, а также барботер со штуцером для подачи водяного пара. Барботер выполнен по всей длине корпуса в виде, по меньшей мере, одной перфорированной цилиндрической трубы и закреплен на поверхности днища посредством распорок. Коэффициент перфорации цилиндрической поверхности барботера лежит в оптимальном интервале величин: К=0,5…0,9, а отношение длины L цилиндрической части корпуса к его диаметру D находится в оптимальном соотношении величин: L/D=1,5…5,0; отношение длины L цилиндрической части корпуса к толщине S его стенки находится в оптимальном соотношении величин: L/S=300…1125; отношение высоты слоя адсорбента H1 к длине L цилиндрической части корпуса находится в оптимальном соотношении величин: Н1/L=0,05…0,27. Адсорбент выполнен в виде, по крайней мере, трех коаксиально расположенных полусферических поверхностей, соединенных между собой с зазором посредством крепежного элемента через осесимметрично расположенные простановочные элементы в виде колец. Между полусферическими поверхностями закреплены на простановочных элементах гофрированные элементы, имеющие форму образующей поверхности, эквидистантную полусферическим поверхностям, или простановочные элементы в адсорбенте выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к составу катализатора для обработки выхлопного газа, включающему цеолитный материал, имеющий структуру с малыми порами и мольным отношением оксида кремния к окиси алюминия (SAR) от 10 до 30; от 1,5 до 5 вес. % обмениваемого неалюминиевого переходного металла, из расчета общего веса цеолита; и по меньшей мере 1,35 вес. % церия, из расчета общего веса цеолита, при том что упомянутый церий присутствует в виде, выбранном из обмениваемых ионов церия, мономерной окиси церия, олигомерной окиси церия и их сочетания, при условии, что упомянутая олигомерная окись церия имеет размер частицы меньше чем 5 мкм, причем обмениваемый неалюминиевый переходный металл выбран из группы, состоящей из марганца, железа, кобальта, никеля и меди и их смесей, причем по меньшей мере один металл со сверхрешеткой представляет собой медь и причем церий введен в катализатор после введения меди. Изобретение также относится к способу обработки NOx, включающему контактирование выхлопного газа, произведенного экономичным двигателем внутреннего сгорания. Технический результат заключается в увеличении каталитической активности СКВ катализаторов при низких температурах эксплуатации. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Способ очистки отходящих газов окисления изопропилбензола заключается в извлечении изопропилбензола с помощью низкотемпературной конденсации, причем для создания низких температур используют энергию отходящих газов окисления изопропилбензола. Изобретение позволяет увеличить степень извлечения изопропилбензола из отходящих газов. 1 ил.

Изобретение относится к технологическим процессам получения инертных газов и может быть использовано для получения концентрата ксенона и криптона. Способ осуществляется путем подачи в реактор природного или попутного нефтяного газа, причем одновременно с природным или попутным газом в реактор подают диспергированную воду и создают термобарические условия по давлению в интервале от 0,1 до 20 МПа и по температуре в интервале от -50 до +50°С для образования концентрата газовых гидратов этана, пропана, изобутана и криптона. Далее их подвергают разложению с образованием концентрата ксенона и криптона. Технический результат заключается в повышении выхода целевого продукта – концентрата ксенона и криптона. 2 ил., 3 пр.

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.

Наверх