Устройство для очистки водорода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Соцналнстнческнз

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11. 12. 80(21) 3218697/23-26 (51) gl.з

М.К

В 01 D 53/04 сприсоединением заявки ¹

Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (531УДК 66.074..7 (088.8) Опубликовано 23.07.82. Бюллетень №27

Дата опубликования описания 23 ° 07. 82

И.Л. Варшавский, В. В. Соловей, IO.Ф.Шмалько, В.Ю.Степанов, А.И.Маркелова и Л.И. Веницкая

1 (72) Авторыизобретения

)" в,;

Институт проблем машиностроения AH Укра ской;Я2Р:, (7t) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДОРОДА

Изобретение относится к сорбционной очистке водорода от газообразных примесей.

Известно устройство для очистки и компримирования газовых смесей, включающее два параллельно установленных адсорбера и систему трубопроводов для их соединения (1).

° Известно также устройство для очистки водорода, включающее корпус, два слоя адсорбента, разделенных перегородкой, патрубки ввода и вывода газа 12).

Недостатком известных устройств является их малая экономичность, вследствие больших затрат тепла на процесс десорбции.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса очистки путем сокращения затрат тепла на процесс десорбции.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве для очистки водорода, включающем корпус, два слоя сорбента, разделенных перегородкой, патрубки ввода и вывода газа, перегородка выполнена замкнутой, а слои сорбента размещены с внешней и внутренней сторон перегородки.

Целесообразно, чтобы перегородка была выполнена зигзагообразной.

На чертеже схематично изображено устройство для очистки водорода. устройство выполнено в виде переменно охлаждаемых и нагреваемых камер 1 и 2, заполненных слоями твердого сорбента, например интерме)p таллическим соединением LaNi<. Камеры имеют общую теплообменную поверхность. Камеры 1 и 2 разделены по газовому тракту газонепронициемой перегородкой 3 и могут поочередно подключаться через трубопроводы 4 и 5 к выходам двухходового клапана 6, вход которого соединен с источником 7 загрязненного водорода. Выходные трубопроводы 8 и 9 камер соединейы с входами двухходового клапана 10 выход которого подключен к сборнику 11 очищенного водорода. Клапан 10 может подключить к сборнику 11 очищенного водорода либо трубопровод 8 при закрытом трубопроводе 9, либо наоборот. Кроме того, клапан 10 может одновременно закрывать трубопроводы 8 и 9. К выходным трубопроводам 8 и 9 подключены клапаны 12 и 13, предназначенные для сброса примесей. Камеры 1

944621 и 2 имеют теплоизолирующий экран

14. В одной из камер расположен змеевик 15 для подачи теплоносителя.

Устройство для очистки водорода работает следующим образом.

Водород, содержащий газовые примеси из источника 7 поступает на вход двухходового клапана б, выходы которого могут подключаться через трубопроводы 4 и 5 либо к входу камеры 1, либо 2. Известно, что процесс сорб. ции зкзотермичен, и, следовательно, при поглощении водорода интерметаллическим соединением, выделяется определенное количество тепла (например, при поглощении 1 моль Н ин15

Х терметаллидом LaNi -7,5 ккал). Соответственно, процесс десорбции экзо термичен. Поэтому при поглощении водорода сорбентом необходимо отводить значительные количества тепла от гидридных камер, а при выделении подводить

При первоначальном включении устройства для ускорения процесса поглощение .загрязненного водорода (клапан 6 включен так, что водород поступает из источника 7 в камеру 2, клапан 10 .закрывает трубопровод 9) камера 2 охлаждается, подаваемым через змеевик 15 теплоносителем (например, водой). Затем, после поглощения водорода и примесей интерметаллидом камеры 2, подача охлаждающей жидкости в змеевик 15 прекращается и клапан 6 переключается так, что загрязненный водород из источника 7 поступает по трубопроводу 4 в камеру 1, также заполненную интерметаллидом. В это время клапан 10 подключает к сборнику 11 очищенного водорода трубопро- 4р вод 9, а выход трубопровода 8 запирает. В таком положении загрязненный водород поглощается интерметаллидом в камере 1 и при этом в ней выделяется тепло фазового перехода. Это 45 . тепло через теплообменную перегородку 3 (выполняющую и роль непроницаемой для газа перегородки) переносится в камеру 2 и стимулирует выделение очищенного водорода из гидрида интерметаллического соединения через трубопровод 9, открытый клапан

10 в сборник ll,очищенного водорода.

Затем, после достижения определенной температуры То начала выделения примесей (которая определяется экспериментально) в камере 2, клапан 10 переключается .и закрывает выходы трубопроводов 8 и 9 и открывается клапан 12, через который примеси, ог.— тавшиеся в гидриде после удаления 60 чистого водорода и выделяемые из него при температурах Т ТО, сбрасываются либо в атмосферу, либо в специальный сборник (не показан). После окончания процесса сорбции в камере

1 клапан 12 закрывается, клапан б подключен к источнику 7 через трубопровод 5 камеру 2, клапан 10 подключает к сборнику 11 через трубопровод 9 камеру 1 и закрывает трубопровод 8. Загрязненный водород 9 поглощается в камере 2, тепло фазового перехода через теплообменную перегородку 3 поступает в камеру 1 и очищенный водород поступает в сборник 11 ° При достижении температуры Т в камере 1 клапан 10 закрывает трубопроводы 8 и 9, а клапан

13 открывается для сброса примесей из камеры 1. Таким образом, цикл повторяется. После наработки определенного числа циклов в гидридных камерах системы может скапливаться значительное количество трудноудаляемых примесей, которые снижают сорбционную емкость гидрида. Для восстановления первоначальных свойств гидридообразующего вещества в камеры через теплообменник 15 периодически (после наработки определенного количества циклов) подается теплоноситель с температурой Ъ Ц, . При этом клапан 6 закрывает трубопроводы 4 и 5, клапан 10 закрывает трубопроводы 8 и 9, а выделяемые примеси сбрасываются через клапаны 12 и 13.

Экономическая эффективность изобретения выражается в снижении расхода тепла и охлаждающей жидкости при очистке водорода предлагаемым устройством.

Формула изобретения

1. Устройство для очистки водорода, включающее корпус, два слоя сорбента, разделенных перегородкой, патрубки ввода и вывод газа, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения экономичности процесса очистки путем сокращения затрат тепла на процесс десорбции, перегородка выполнена замкнутой, а слои сорбента размещены с внешней и внутренней сторон перегородки.

2. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что перегородка выполнена зигзагообразной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии Р )537302, В 01 Р 53/26, 1978.

2. Патент США М 3513631, кл. В 01 Р 53/04, 1970.

944621

° Составитель Л.Эпштейн

Редактор Л.филиппова Техред К.Мыцьо Корректор В. Бутяга

Эаказ 5190/б Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д- 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4