CH90085A - Process for purifying a gas mixture containing hydrogen and oxygen, and where one of these gases constitutes an impurity with respect to the other, and device for its implementation. - Google Patents

Process for purifying a gas mixture containing hydrogen and oxygen, and where one of these gases constitutes an impurity with respect to the other, and device for its implementation.

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CH90085A
CH90085A CH90085DA CH90085A CH 90085 A CH90085 A CH 90085A CH 90085D A CH90085D A CH 90085DA CH 90085 A CH90085 A CH 90085A
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Description

  

  Procédé pour purifier un mélange gazeux contenant de l'hydrogène et de l'oxygène,  et où l'un de ces gaz constitue une impureté par rapport à l'autre, et dispositif pour  ' sa mise en     aeuvre.       L'invention comprend un procédé pour  purifier un mélange gazeux contenant de  l'hydrogène et de l'oxygène et où l'un de  ces gaz constitue une impureté par rapport  à l'autre, et un dispositif pour sa mise en       #uvre.     



  Selon le présent procédé, le mélange ga  zeux est amené sous     hyperpression    en pré  sence d'un     catalyseur    chauffé produisant la  combinaison de l'hydrogène et de l'oxygène  et est ensuite refroidi, également sous     hy-          perpression,    de manière à condenser, par  l'effet de l'abaissement de température et  de     l'hyperpression,    la presque     totalité    clé  l'eau formée.  



  Afin d'économiser la chaleur pour le  chauffage du     catalyseur    et le froid pour le  refroidissement du mélange gazeux après  catalyse, on peut, au moyen d'échangeurs de  température, chauffer les gaz qui se rendent  sur le catalyseur par les gaz chauds qui ont  passé sur celui-ci et refroidir ces gaz chauds    par les, gaz froids ayant subi la réfrigéra  tion pour la condensation de l'eau.  



  Pour' provoquer la combinaison de l'oxy  gène avec une quantité correspondante d'hy  drogène selon ce procédé, on peut employer  de l'amiante     palladiée    ou platinée, chauffée.  



  Les gaz ayant passé sur le catalyseur  seront refroidis, toujours sous     hyperpression.     clé préférence jusqu'à une température voi  sine de la température de congélation de  l'eau sous cette     hypçrpression    et à l'aide de  la combinaison de deux échangeurs de tem  pérature; l'eau formée au contact. de l'a  miante     palladiée    sera très efficacement con  densée et éliminée ,physiquement et l'on  n'aura à enlever chimiquement, si     néces-          4saire,    que les dernières traces. d'eau par le  passage du mélange gazeux à froid, par  exemple, sur du sodium.  



  Ce procédé fournit, par exemple, un  moyen très efficace pour effectuer la     dés-          oxygénation    et l'élimination de l'eau d'un  mélange gazeux destiné à, la fabrication      synthétique de     l'ammoniaque    sous de très  hautes pressions, de l'ordre de 400 à 2000  atmosphères, dénommées     "hyperpressions".     



  En effet, clans la synthèse de l'ammo  niaque, il est de la plus haute importance  que les gaz devant     servir    à la combinaison  soient dans un état de très grande pureté et  ceci est particulièrement le cas     Iorsqu'on     emploie les     h-,#-perpress,ions,    car, dans ce cas,  en raison de la petitesse des appareils en  face d'une grande production et d'une grande  quantité de     g-az    à traiter, la matière cata  lysante, ayant un volume très petit. sera  empoisonnée ou     transformée    bien plus vite,  à.

   quantité d'impuretés égale, pour une  masse donnée de gaz réactionnels que dans  les procédés n'employant pas les     hyperpres-          sions.     



  Mais il importe de remarquer que, pa  r     allèlement,    l'aptitude à la purification de  ces gaz sera améliorée dans la même me  sure, à condition d'opérer la purification  finale sous h     #:        perpression,    parce que la ten  sion propre de l'impureté dans le mélange  reste considérable tant que cette impureté.  n'est pas à l'état de traces.  



  Le dispositif selon la présente invention.  pour la mise en     oeuvre    du procédé, com  porte deux     éclïangeurs    dont le second est  placé au-dessous du premier et lui fait im  médiatement suite; il comporte également  une paroi séparant le compartiment du pre  mier échangeur, dans. lequel circulent les  gaz qui se rendent sur le catalyseur, du  compartiment du second échangeur clans le  quel circulent, en se réchauffant, les gaz  ayant subi la réfrigération, l'arrivée des gaz  à purifier étant située immédiatement     au-          dessus    de cette paroi, et le départ     des.    gaz  purifiés étant situé immédiatement au-des  sous de celle-ci.  



  La figure annexée représente schéma  fic.iuement un exemple du dispositif ci-des  sus pour la mise en oeuvre du procédé.  



  El est un premier échangeur de tempé  rature, dans lequel le mélange gazeux est  introduit en     _l.    A l'autre extrémité de cet       échangeur    se trouve une masse catalysante    par exemple de l'amiante     palladiét    qui  peut être chauffée par des moyens exté  rieurs non représentés.

       E.,    est un     second     échangeur qui, dans cette forme     d'e_,#écu-          tion,    n'est qu'un prolongement du premier  dont il est séparé par une paroi E et     dont     l'extrémité inférieure est refroidie par im  mersion dans un réfrigérant G (par exemple  de la glace ou de l'alcool     au-dessous    de  0   C), l'ouverture de sortie du mélange ga  zeux se trouvant en S à l'extrémité de E  opposée à celle qui est refroidie.  



  L'extrémité de     E,    portant la masse     cata-          lysante    et l'extrémité refroidie de     E2    sont  reliées à travers la paroi E par des con  duites. F.  



  Le mélange de gaz     Az        -!-    3H est amené  en A par un     hypercompresseur    non repré  senté sur le dessin; il parcourt la partie in  férieure de l'échangeur de température El  et arrive au contact de l'aimante     palladiée          l',    chauffée, où tout l'oxygène qu'il contient  se combine à de l'hydrogène pour former  de la vapeur d'eau. De là, le mélange s'en  gage dans les conduites F et revient à une  température un peu supérieure à sa tempé  rature d'entrée. Dans. ces conduites F il  abandonne déjà, par condensation, grâce à  l'énorme pression, la majeure partie de la  vapeur d'eau formée.

   II arrive ensuite dans  le second échangeur<B> & .,</B> dont la. partie infé  rieure est maintenue à une température voi  sine du point de congélation de l'eau; sous  la pression employée (- 8   C à<B>1000</B> atmos  phères par exemple). L'eau résiduelle se  condense à cet endroit jusqu'à concurrence  de sa tension de vapeur à ladite tempéra  ture.  



  L'eau condensée peut être évacuée de  l'échangeur     E.    par des purges périodiques  au moyen du robinet R.  



  Il est facile de voir que la proportion  d'eau restant non condensée dans le mélange  peut être extrêmement faible, même avec  un refroidissement modéré.  



  En supposant, par exemple, que     l'hyper-          pr        ession    employée soit<B>1000</B>     atmosphères    et  que la température atteinte effectivement      soit -- 4 ou - 5   C, la tension clé vapeur de  l'eau est de moins clé 4 mm de mercure et  la proportion d'eau non condensée restant  dans le mélange sera
EMI0003.0001  
   soit  environ
EMI0003.0002  
   ou environ 4 mgr par     m'     de gaz à la pression atmosphérique.



  Process for purifying a gas mixture containing hydrogen and oxygen, and where one of these gases constitutes an impurity with respect to the other, and device for its implementation. The invention comprises a process for purifying a gas mixture containing hydrogen and oxygen and where one of these gases constitutes an impurity with respect to the other, and a device for its implementation.



  According to the present process, the gaseous mixture is brought under high pressure in the presence of a heated catalyst producing the combination of hydrogen and oxygen and is then cooled, also under high pressure, so as to condense, by the effect of the lowering of temperature and hypertension, almost all of the water formed.



  In order to save heat for heating the catalyst and cold for cooling the gas mixture after catalysis, it is possible, by means of temperature exchangers, to heat the gases which reach the catalyst by the hot gases which have passed thereon and cool these hot gases by the cold gases which have undergone refrigeration for the condensation of water.



  In order to bring about the combination of oxygen with a corresponding amount of hydrogen according to this method, heated palladium or platinum asbestos can be employed.



  The gases which have passed over the catalyst will be cooled, still under high pressure. preferably up to a temperature close to the freezing temperature of the water under this high pressure and using the combination of two temperature exchangers; water formed on contact. of the palladium will be very effectively condensed and eliminated, physically and one will only have to chemically remove, if necessary, only the last traces. of water by passing the cold gas mixture, for example, over sodium.



  This process provides, for example, a very efficient means for effecting the de-oxygenation and removal of water from a gas mixture intended for the synthetic manufacture of ammonia under very high pressures, of the order of from 400 to 2000 atmospheres, called "hyperpressions".



  In fact, in the synthesis of ammonia, it is of the utmost importance that the gases to be used for the combination be in a state of very high purity and this is particularly the case when the h -, # are used. -perpress, ions, because, in this case, due to the smallness of the devices in front of a large production and a large amount of g-az to be treated, the cata lysing material, having a very small volume. will be poisoned or transformed much faster, at.

   equal quantity of impurities, for a given mass of reaction gases, as in processes not employing high pressure.



  But it is important to note that, at the same time, the aptitude for purification of these gases will be improved to the same extent, on condition that the final purification is carried out under h #: pressure, because the inherent voltage of l The impurity in the mixture remains considerable as long as this impurity. is not at the state of traces.



  The device according to the present invention. for the implementation of the method, com carries two separators, the second of which is placed below the first and immediately follows it; it also has a wall separating the compartment from the first exchanger, in. which circulate the gases which go to the catalyst, from the compartment of the second exchanger in which circulate, while heating, the gases which have undergone refrigeration, the arrival of the gases to be purified being located immediately above this wall, and the departure of. purified gas being located immediately below it.



  The attached figure shows diagram fic.iuement an example of the above device for implementing the method.



  El is a first temperature exchanger, in which the gas mixture is introduced in _l. At the other end of this exchanger is a catalyst mass, for example palladiet asbestos, which can be heated by external means not shown.

       E., is a second exchanger which, in this form of e _, # ecu- tion, is only an extension of the first from which it is separated by a wall E and whose lower end is cooled by immersion in a refrigerant G (for example ice or alcohol below 0 C), the outlet opening for the gas mixture being in S at the end of E opposite to that which is cooled.



  The end of E, carrying the catalytic mass, and the cooled end of E2 are connected through the wall E by conduits. F.



  The gas mixture Az -! - 3H is brought to A by a hypercompressor not shown in the drawing; it runs through the lower part of the temperature exchanger El and comes into contact with the heated palladium-on magnet l ', where all the oxygen it contains combines with hydrogen to form water. From there, the mixture enters the pipes F and returns to a temperature a little higher than its inlet temperature. In. these pipes F it already gives up, by condensation, thanks to the enormous pressure, the major part of the water vapor formed.

   It then arrives in the second interchange <B> &., </B> including the. the lower part is kept at a temperature close to the freezing point of water; under the pressure used (- 8 C to <B> 1000 </B> atmos pheres for example). The residual water condenses there to the extent of its vapor pressure at said temperature.



  The condensed water can be evacuated from the exchanger E. by periodic purges using the tap R.



  It is easy to see that the proportion of water remaining uncondensed in the mixture can be extremely small, even with moderate cooling.



  Assuming, for example, that the hyper-pr ession employed is <B> 1000 </B> atmospheres and that the temperature actually reached is - 4 or - 5 C, the key vapor pressure of water is less key 4 mm of mercury and the proportion of non-condensed water remaining in the mixture will be
EMI0003.0001
   is around
EMI0003.0002
   or about 4 mg per m 2 of gas at atmospheric pressure.

 

Claims (1)

REVENDICATION I: Procédé pour purifier un mélange ga zeux contenant de l'hydrogène et de l'oxy- gëne et où l'un de ces gaz constitue une impureté par rapport à l'autre, caractérisé en ce que le mélange gazeux est amené sous hyperpression en présence d'un * catalyseur chauffé produisant la combinaison de'l'hy- drogène et de l'oxygène et est ensuite re froidi, également sous hyperpression, de ma nière à condenser, par l'effet de l'abais sement de température et clé l'hyperpression, la presque totalité de l'eau formée. CLAIM I: Process for purifying a gaseous mixture containing hydrogen and oxygen and where one of these gases constitutes an impurity with respect to the other, characterized in that the gas mixture is brought under hyperpressure in the presence of a heated catalyst producing the combination of hydrogen and oxygen and is then cooled again, also under hyperpressure, so as to condense, by the effect of the reduction of temperature and high pressure, almost all of the water formed. REVENDICATION II .' Dispositif pour la mise en oeuvre du procé dé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte deux échangeurs de tempé rature parcourus successivement par les gaz et dont le second est placé au-dessous du premier et lui fait immédiatement suite, et en ce qu'une paroi sépare le compartiment dans lequel circulent les gaz se rendant sur, le catalyseur, du compartiment dans lequel circulent, en se réchauffant, les gaz ayant subi la réfrigération, l'arrivée clés gaz à purifier étant située immédiatement au-des sus clé cette paroi et le départ. des gaz purifiés étant situé immédiatement au-des sous de celle-ci. SOUS-REVENDICATIONS 9. CLAIM II. ' Device for carrying out the process according to claim I, characterized in that it comprises two temperature exchangers successively traversed by the gases and the second of which is placed below the first and immediately follows it, and in that a wall separates the compartment in which circulate the gases going to the catalyst, from the compartment in which circulate, while heating, the gases which have undergone refrigeration, the key inlet gas to be purified being located immediately above know this wall and the departure. purified gases being located immediately below it. SUB-CLAIMS 9. Procédé selon la revendication I, caracté risé en ce que les gaz qui se rendent sur le catalyseur sont chauffés, au moyen d'un premier échangeur de température, par les gaz chauds qui ont passé sur le cata lyseur, et en ce que ces, gaz chauds sont refroidis, au moyen d'un second échan geur de température, par les gaz froids ayant subi la réfrigération pour la con densation de l'eau. 2 Procédé selon la revendication I. caracté risé en ce que le catalyseur est de l'a miante palladiée. 3 Procédé selon la revendication I. caracté risé en ce que le catalyseur est de l'a miante platinée. Process according to Claim I, characterized in that the gases which pass over the catalyst are heated, by means of a first temperature exchanger, by the hot gases which have passed over the catalytic converter, and in that these, hot gases are cooled, by means of a second temperature exchanger, by the cold gases which have undergone refrigeration for the condensation of water. 2 A method according to claim I. character ized in that the catalyst is a midante palladium. 3 A method according to claim I. character ized in that the catalyst is a midante platinum.
CH90085D 1920-02-12 1920-02-12 Process for purifying a gas mixture containing hydrogen and oxygen, and where one of these gases constitutes an impurity with respect to the other, and device for its implementation. CH90085A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3650407A4 (en) * 2017-07-04 2021-04-07 Ihi Corporation Hydrogen oxygen reaction device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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