Способ очистки водорода от примеси кислорода

 

Союз Советских

Социалистических республик

On ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i) 947023 (Sl ) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл. (22) Заявлено 15.1 2.80 (2! ) 321 7345/23-26 с присоединением заявки,%

С 01 В 3!54

9кумрстмнныМ какнтвт

СССР ао ленам нзабретеннй н атнрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.82. Бюллетень №28

Дата опубликования описания 30.07.82.(53) УДК 661;961. . 965 (088.8) (72) Авторы изобретения

P.Â. Джагацпанян, Ю.Г. Пяскин, A.

Ф.А. Айгинин, Б.А. Ильин и Б.И уа що„1Ц 4. Д,дае, чкин *

1т«т: нП 1 »Ъ Щу» ««» .,к!ю i"- 3

ЯВИВ « И:» (71) Заявитель, (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДОРОДА

ОТ ПРИМЕСИ КИСЛОРОДА

Изобретение относится к производству чистого водорода, используемого в качестве восстановительного реагента в химической технологии, а также в качестве восстановительной среды в технологии полупроводниковых приборов

5 и т. п.

Известен способ, очистки водорода от примеси кислорода путем пропускания через селективную мембрану, выполненную из сплава, содержащего палладий и

25% серебра 1 .

Основным недостатком способа является необходимость использования в про цессе дефицитных драгоценных металлов.

Применение этого способа в промышленном масштабе приводит к высоким капиталовложениям.

Наиболее близким к предлагаемому по go технической сущности и достигаемому результату является способ очистки водорода от примеси кислорода путем его гидрирования с образованием воды в при2 сутствии катализатора — алюминия при

400оС с последующим. удалением воды из реакционной зоны (23

Основными недостатками известного способа является многостадийность npomecca, необходимость проведения его при высоких температурах и в присутствии катализатора.

Цель изобретения « упрощение процесса гидрирования.

Поставленная цель достигается способом очистки водорода от примеси кис лорода путем его гидрирования с образо ванием воды и последующим ее удалением из реакционной зоны, в котором гидриро. ванне осуществляют в две стадии под воздействием коронного разряда постоянного тока, причем на первой стадии на электрод подают отрицательное напряжение, а на второй - положительное.

Данный способ позволяет упростить процесс гидрирования за счет исключения необходимости использования катализато3 94702 ра и соответственно стадии его регенерации, а также появляется возможность обработки водорода, содержащего корродируюшие примеси, поскольку процесс можно проводить при низких температурах, при которых процессы коррозии аппа ратуры замедлены. Способ осуществляют в последовательно соединенных заземленных трубах из проводящего электричество материала, по оси каждой трубы натяйут коронирующий электрод. В первой по ходу газа трубе на коронирующий электрод подают постоянное отрицательное напряжение, достаточное для поддержания коронного разряда. Образующиеся в результате коронного разряда ионы иниции} уют реакцию гидрирования кислорода при температурах ниже 100 С, в ходе которой 80-90% примеси кислорода превращается в воду. Далее газ пос-> тупает во вторую трубу, в которой на коронирующий электрод подается постоянное положительное напряжение, достаточное для поддержания коронного разряда.

Во второй трубе происходит исчерпываю щее превращение кислорода в воду также при температурах ниже 100оС.

В отличие от общеизвестных представлений о реакции гидрирования кислорода впервые установлен отрицательнь1й коэффициент этой реакции, когда она инициируется коронным разрядом как при положительном, так и прп отрицательном коронирующем электродах. Хотя рекомендуе0 35 мый интервал температур — это 20+100 С имеющиеся данные позволяют предположить, что снижение температуры процесса до значений ниже 20оС приведет к ускорению егD. Указанная последовательность ао знаков коронирующих электродов диктуется следующими соображениями. При отрицательном коронирующем электроде реакция гидрирования кислорода протекает быстрее, чем при положительном, но не до конца. Остаточная концентрация кислорода в первом случае по мере;.увеличения времени пребывания в зоне разряда после скачкообразного уменьшения медленно снижается до некоторого значения, 50 отличного от нуля. В отличие от этого в разряде с положительным коронирующим электродом остаточная концентрация кислорода уменьшается со временем пребывания с постоянной скоростью до нуля.

Таким образом, при последовательном соединении реакционных зон в указанном порядке происходит наиболее экономичное использование электрической мощности

3 ф и достигается полная очистка водорода от примеси кислорода.

Пример 1. Водород, содержащий

3,3 об.% О, поступает с объемным рао-

xottoM 40 см lмин в реактор с отрицательным коронирующим электродом. Реактор представляет собой заземленную трубку .из нержавеющей стали с внутренним диаметром 7 мм, длиной 350 мм. По оси трубки натянута вольфрамовая нить диаметром 20 мкм, на которую подаются постоянное отрицательное напряжение 3,8 кВ.

Трубка закреплена в стеклянном кожухе, снабженном спиралью для электрообот рева. Объем реакционной эоны 13,5 см; средняя температура газа в реакционной зоне 100 С. Выходящий из реактора газ поступает в аналогичный реактор с положительным коронирующим электродом, отличающийся от первого реактора тем, что на коронирующий электрод подается положительное напряжение 4,0 кВ. Выходящий из второго реактора газ сушат в колонке с цеолитом СаХ и анализируют на содержание кислорода термокондуктометрическим методом. Анализ показывает, что при включении коронного разряда только в первом реакторе на выходе схе» мы в газе содержится 0,4 об. % О,, при включении же разряда в обоих реакторах кислород не обнаруживается в выходящем газе.

Пример 2. Водород, содержащий

1,0 об. О, поступает с объемным расходом 80 см /мин в схему, описанную в первом примере. Режий обработки тот же. На выходе из первого реактора концентрация кислорода составляет 0,2 об. %, на выходе из второго реактора кислород в газе отсутствует.

Пример 3. Водород, содержащий

1;0 об, % О, поступает с объемным расходом 120 см /мин в схему, описанную в первом примере и отличающуюся тем, что обработка газа коронным разрядом в.обоих реакторах производится при температуре 20 С. На выходе из первого реактора концентрация кислорода составляет 0,3 об. %, на выходе из второго реактора кислород в газе отсутствует.

Во всех приведенных примерах использована предлагаемая последовательность знаков коронного разряда: сначала отрицательный, а затем положительный.

Попытки применить обратную последовательность знаков приводят к неполной очистке водорода от кислорода, на выИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США % 3972695, кл. 55-188(В 01 Й 53/22), опублик.

1 976.

2. Заявка Японии Ж 53-90171, кл. В 01 D 53/14, 1978. (прототип).

Формула изобретения

Способ очистки:водорода от примеси кислорода путем его гнарировання с образованием волы н последующим ее удаСоставитель Е. Корниенко

Редактор Н. Чубелко Техред М. Надь; Корректор Г. OraP

Заказ 5509/31 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1,13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 947023 е ходе из второго реактора оонаруживается лением из реакционной эоны, о т л и ч а» остаточная концентрация кислорода от ю т и и с я reM, что, о целью упро0,1 до 0,3 об. %. щения процесса, гидрирование осушествИспользование предлагаемого спо- ляют в две стадии под воздействием кособа позволяет, упростить технологию ронного разряда постоянного тока, приочистки водорода от примесей кислорода чем на первой стадии на электрод подают вследствие исключения стадии регенера- отрицательное напряжение, а на втоции катализатора и необходимости его рой — положительное. использования в процессе гидрирования.