Способ и устройство для получения чистого водорода

 

!

N 45546

i. кол >-., 1 . р!

r ф

-- - -.

Ф а

flATEHT HAc ИЗОБРЕТЕНИЕ

Класс 12i, 1

ОПИСАНИЕ способа и устройства для получения чистого водорода.

К патенту ин-ца 8L. Беллей (Julien ВеИау), в r. Брюсселе, Бельгия, заявленному 7 февраля 1928 года (заяв. свид. Ж 24155).

О выдаче патента опубликовано 31 декабря 1935 года.

Действие патента распространяется на 15 лет от 31 декабря 1935 года. (215) Предметом настоящего изобретения является способ и устройство для получения чистого водорода посредством водяного газа, образующегося при обработке кокса, бурого угля, торфа и тому подобных видов богатого углеродом топлива без доступа воздуха в обогреваемом извне генераторе, в который вдувают перегретый пар; когда генератор нагрет до белого каления, то процесс протекает согласно реакции С + Н20 =

= СО+ Н,.

Образующийся газ обогащают затем водородом, пропускач его через колонку, являющуюся продолжением нижнего генератора и снабженную регулируемым нагреванием, колонка снабжена разделительными стенками, состоящими из огнеупорной глины и древесного угля.

Обогащение достигается вдуванием перегретого пара в 100 †4" согласно уравнению СО+ H O= CO2+ Н,. Обогащенный газ вводят в конденсационный очиститель известной конструкции с известковым молоком, в котором происходит выделение углекислоты и увлеченной угольной пыли и других примесей, тогда как оставшиися газ поступает в очиститель, состоящий из нескольких обогреваемых извне труб, соединенных ,в виде змеевика и наполненных особой описанной ниже массой из соды и извести, которая удерживает все количество СО и СО», оставшееся еще в водороде; вытекающий из этого очистителя водород поступает в газометр.

Окисление водяного газа происходит в колонке, наполненной слоями глины, образующими грубые огнеупорные волнистые поверхности. Внутри глиняных слоев расположены зернистые куски древесного угля, притом с таким расчетом, что нижние слои, подверженные наиболее высокой,температуре, имеют наименьшее процентное содержание угля, верхние же слои, подверженные все более и более низким температурам, содержат все большее процентное количество угля. Вследствие этого водяной газ, образовавшийся в генераторе и прошедший через колонку, и, с другой стороны, водяной пар, введенный в колонку, энергично перемешиваются и смешиваются под влиянием давления, температуры, скорости и количества введенного пара, а также под действие," удара о глиняные поверхности, причем! химическая реакция между газами и водяным паром происходит в присутствии древесного угля при наиболее благоприятных условиях, Необходимое для обогревания колонки те ло получается от газов, обогревающих генератор.

Настоящий новый способ и новое приспособление поясняются прилагаемыми чертежами, дающими схематическое изображение всей установки. На фиг. 1 изображен генератор с колонкой, на фиг. 2 — очиститель в продольном разрезе, а на фиг. 3 — тоже в разрезе по АА фиг. 2.

Устройство имеет реторту или генератор 1, снабженный оболочкой 2, которая образует огнеупорную кольцевую нагревательную камеру 3 вокруг реторты. Генератор обогревается по всей своей высоте горелками 4, расположенными друг под другом; загрузка топливом (кокс, бурый уголь, торф, древесный уголь и т. и.) происходит посредством верхней воронки 5, снабженной заслонкой 6.

Вода подается в виде перегретого пара через нижнюю трубу 7, причем температура пара такова, что сильно нагретое топливо не охлаждается. Доступ холодного воздуха тщательно прегражден и нагревание настолько сильно, что на участке 8 образуется водяной газ, что позволяет получить до 70% водорода.

Температура топлива не подвергается никаким изменениям,так как оно непрерывно обогревается извне постоянным количеством горелок, а количество перегретого пара также остается неизменным, так что образующийся водяной газ остается неизменным в смысле количества и состава.

Реторта или генератор 1 имеет верхнее продолжение в виде колонки 9, в которой происходит обогащение водородом поступающего из генератора водяного газа.

Для подводки или всасывания водяного газа в колонку 9 может быть применена труба Вейтури, включенная в трубопровод 11 водяного пара, вдуваемого в колонку.

Тепло, необходимое для нагревания массы, получается от горячих газов нижнего генератора 1.

Продукты сгорания уходят через канал 12 и могут быть использованы, например, для перегрева пара. Само собой разумеется, что как реторта, так и колонка могут быть нагреваемы и другими способами, поскольку обогревание ведется извне. Газ, выходящий из колонки 9, проходит трубу 13 и поступает в конденсацнонный- очиститель 17 одной из известных кокструкций, содержащий известковое молоко (отбросы регенеркрования) для выделения углекислоты и угольной пыли; отсюда газ идет в особый очиститель, в котором водород начисто освобождается от окиси углерода и других газов. Этот очиститель состоиг из вертикальных соединенных между собою труб 14 — 15 — 1б, расположенных внутри камеры 18 (сечение d — A), окруженной огнеупорным материалом 19.

Камера 18 нагревается до температуры, определяемой опытным путем; для нагревания служат горелки 20, расположенные одна под другой. Газ, выходящий из очистителя 17, поступает через трубу 21 в первую трубу 14, течет вверх, затем стекает вниз по трубе 15 и вновь поднимается по трубе 1б. Благодаря этому газ проходит длинный путь, раньше чем он достигает газометра (на чертеже не изображенного). Путь течения газа обозначен стрелками. Трубы наполнены особой массой из соды и извести, благодаря чему происходит выделение малейших примесей углерода и других веществ, еще содержащихся в газе. Эта.. сода-известь приготовляется следующим образом. Как показывает самое название, сода-известь состоит из смеси извести и соли, которая получается при гашении едкой извести раствором соды и, прокаливании смеси в плавильном тигле. Гашение, производимое согласно изобретению, не соответствует теории; производят добавку раствора соды, дабы дать массе достаточное количество связывающего вещества и обеспечить ей надлежащую форму после медленного прокаливания.

Этот процесс имеет место в ретортах 14 — 16 в течение периода регенерации соды-извести.

Эта обожженная сода-известь растворяется затем и ри 95 5% -м раствором соды в отношении 800 г на 1 кг содыизвести, причем получается мелкая содаизвесть. Она поступает в закрытый вентилируемый . конусовидный сепаратор, в котором происходит выделение негашеных частиц, которые могли бы при работе закупорить проход для газов в ретортах. Массу насыпают затем в формы, разделенные посредством стенок на прямоугольные отделения размером в 50>(100)(30 мм. Стенки поко:ятся на подвижном дне, служащем для сбрасывания образующихся брикетов.

Формы установлены на бесконечной транспортной ленте; порошкообразная сода-известь подвергается в формах обрызгиванию раствором соды и известкового молока или раствором соды при 50 . Обрызгивание происходит постепенно, так что в формах масса не становится тестообразно жидкой, и раствор медленно проникает в порошок соды-извести; каждое дальнейшее обрызгивание производится лишь тогда, когда предыдущая жидкость уже проникла весь порошок. Число обрызгиваний так рассчитано, что когда формы доходят .до конца транспортной ленты, в них оказываются своего рода брикеты из гидрата соды-извести, которые легко

:могут быть сняты и положены на деревянные стойки, на которых сода-известь через несколько часов получает прочную . форму.

Того же результата можно добиться и посредством смещения, однако, при описанном выше способе сода-известь не раздавливается и не мнется, причем получаются хорошие брикеты, содержащие 1200 т горячего раствора на 2 кг порошка соды-извести. Раствор проникает в порошок медленно и превращает его в твердое тело, очечь пористое и настолько с высоким содержанием влажности, что брикеты оказываются особенно пригодными для быстрого поглощения СО, содержащейся в водяном газе. Брикеты, имеющие размер около

50 Q 100 Q 30 мм, сохнут на стойках очень быстро под действием тепла, содержащегося внутри массы, По сравнению с другими более мелкими телами брикеты обладают тем преимуществом, что количество высыхающих поверхностен не велико, так что влажность лучше удерживается.

Этот соособ обладает также и тем преимуществом, что возможно точное определение условий, при которых Могут быть получены брикеты, которые, не требуя особой сушки, могут быть через несколько часов пущены в работу. Степень влажности оказывает сильное влияние на очистку газа, так что можно сберечь много времени на нагревании, достичь более продолжительного периода очистки, лучшего сохранения пара и, прежде всего, лучшего регенерирования соды-извести.

Брикеты соды-извести через несколько часов твердеют, сохраняя пористость, и могут быть пущены в работу. Их поверхность блестящая и пропитана углекислотой, чем предотвращается коагуляция массы в реторте. Размер брикетов зависит от величины реторты. Чем она больше, тем длиннее могут быть брикеты при неизменной толщине.

Для очистки реторты перед употреблением на брикетах медленно испаряют раствор соды или калия, который начисто освобождает реторты or СО, и О и еще более обогащает углекислотой поверхности.

Масса, вводимая в трубы 14 — 1б, может быть также изготовляема и другими способами, но должна содержать известь и соду или калий.

Можно, например, пользоваться едкой известью с раствором соды или калия, а также содой с раствором едкой извести или соды-извести.

Газ, выступающий из очистительного змеевика 14 — 16, является практически чистым и поступает в газометр.

В больших установках ставят две печи с очистительным змеевиком, из коих одна работает, а другая опорожняется для регенерирования содержимого.

Само собой разумеется, что для обогревания можно пользоваться любыми горелками или же другими средствами, поскольку генератор, колонка и трубы нагреваются по всей своей длине.

Описанный способ и устройство обладают следующими главными преимуществами:

1) благодаря получению газа, богатого водородом при входе в очистительный змеевик, расходуется лишь очень незначительное количество соды-извести;

2) очистка весьма проста и совершенна;

3) трубы перед употреблением очищаются;

4) ручной работы требуется немного.

Предмет изобретения.

1. Способ получения чистого водорода из водяного газа, получаемого г иг в обогреваемом извне генераторе путем введения перегретого пара в нижнюю часть генератора с дальнейшим окислением окиси углерода перегретым паром, отличающийся тем, что окисление окиси углерода перегретым паром до угольной кислоты с выделением при этом из окисляющего агента (водяного пара) дополнительного количества водорода ведут в обогреваемой извне камере, имеющей огнеупорные пористые, расположенные слоями, материалы, например, глину, заключающую внутри зерна угля, и при температуре, исключающей газификацию этого угля, а после этого газ сначала очищают от угольной кислоты и твердых взвесей обычными методами, а затем и от остатков окиси углерода в змеевидной извне обогреваемой системе труб, заполненной массой из соды и извести.

2. Прием выполнения способа по п. 1 т отличающийся тем, что для получения массы из соды и извести известь гасят в растворе соды и смесь прокаливают и после этого снова гасят в растворе соды, . удаляют негашеные частицы, а пушонкой заполняют формы и обрызгивают сверху известковым молоком до получения продукта в твердом виде.

3. Устройство для выполнения способа по и. 1, отличающееся тем, что оно состоит из генератора 7 и установленной над ним, являющейся его продолжением, камеры 9 для окисления окиси углерода, в каковой камере пористые огнеупорные слои выполнены в виде чередующихся, горизонтально . расположенных плит, заключающих внутри себя уголь из очистителя 17 для очистки генераторного газа от угольной кислоты и твердой извести и змеевикового очистителя 18 для очистки газа от окиси углерода.