CZ76598A3 - Způsob odlučování vodíku ze směsi plynů a zařízení k provádění způsobu - Google Patents

Způsob odlučování vodíku ze směsi plynů a zařízení k provádění způsobu Download PDF

Info

Publication number
CZ76598A3
CZ76598A3 CZ98765A CZ76598A CZ76598A3 CZ 76598 A3 CZ76598 A3 CZ 76598A3 CZ 98765 A CZ98765 A CZ 98765A CZ 76598 A CZ76598 A CZ 76598A CZ 76598 A3 CZ76598 A3 CZ 76598A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
hydrogen
gas mixture
reactor
water
oxygen
Prior art date
Application number
CZ98765A
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut Rehm
Klaus Weller
Peter Schoenfeld
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of CZ76598A3 publication Critical patent/CZ76598A3/cs

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/26—Structural association of machines with devices for cleaning or drying cooling medium, e.g. with filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C01B3/58—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids including a catalytic reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/265—Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/266—Drying gases or vapours by filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8671—Removing components of defined structure not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8668
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/508—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by selective and reversible uptake by an appropriate medium, i.e. the uptake being based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/104—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/108—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/402—Further details for adsorption processes and devices using two beds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C01B2203/043—Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0495—Composition of the impurity the impurity being water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Description

Způsob odlučování vodíku ze směsi plynů a zařízení k provádění způsobu
Vynález se týká způsobu jakož i zařízení pro odlučování vodíku ze směsi plynů,která obsahuje vodík, kyslík a zbytek a odpadá u elektrického stroje, zejména u turbogenerátoru naplněného vodíkem.
Dos - £ ί ®Σ.ί££ίϊ£ΐ^Σ
Mnoho elektrických velkých strojů, zejména velkých strojů s výkonem a příkonem nad 200 MW,je plněno vodíkem a jsou , při nejmenším zčásti chlazeny vodíkem. Takovéto stroje vyžaduje s ohledem na hořlavost vodíku pečlivá utěsňovací opatření, aby se zabránilo tomu, aby vodík nevystupoval nekontrolované.Rovněž zatím přísné bezpečnostní předpisy vyžadují, aby se o vodíku,kterým byl stroj naplněn, a o jeho případných ztrátách vedla pečlivě kniha. Zejména nekontrolovaná ztráta vodíku, ke které může dojít například u těsnění, je přípustná jen ve velmi omezeném rozsahu,přičemž často platí mezní hodnota, která vyžaduje použití veškeré měřící techniky,kterou je možné v zásadě disponovat,aby se ztráta vodíku mohla kontrolovat a bezpečně zjistit,že vodík v podstatném množství uniká nanejvýš přes vhodně vyložený a zajištěný kanál.
Vedle pečlivého bilancování ztráty vodíku vzrůstá také zájem o opětovné zpracování znečištěného vodíku,který odpadá u těsnění a podobně elektrické• · * · • · · · · · • ·
-2ho stroje. Opětovné zpracování znečištěného vodíku, přičemž nečistotami mohou být jak složky obsažené ve vzduchu, tak i olejové páry a podobné z maziv a těsniv, může podstatně omezit ztrátu vodíku a tím vedle snazších podmínek pro předepsanou kontrolu stavu vodíku přispět k vítanému snížení pro vozních nákladů elektrických strojů.
Způsob stejně tak jako zařízení pro zneškod ňování odpadních plynů,které obsahují vodík a zbytkový plyn, z elektrického stroje plněného vodíkem vyplývá z WO 94/10740 Al. Při tom se ze zbytkového plynu oddělí vodík, tím že se z odpadního plynu odloučí zbytkový plyn, a vrací se zpět k elektrickému stroji. Odlučování zbytkového plynu se provádí například, tím,Že se zbytkový plyn zachytí matricí pevného tělesa. Zařízení pro zneškodňování odpadního plynu je například připojeno k nádrži s těsnícím olejem, ve které se použitý, speciální olej, který se používá k utěsnění elektrických strojů a při provozu se sytí vodíkem,shromažďuje .Vodík a zbytkový plyn se extrahují vakuovou extrakcí z těsnícího oleje, a vodík se po odloučení zbytkového plynu vrací k elektrickému stroji.
WO 94/10739 Al se týká vynášení vodíku z elektrického stroje plněného vodíkem, Při tom se v první řadě jedná o to,aby se vodík dokonale odstranil z elektrického stroje, aby se tento mohl otevřít pro revizi nebo za účelem opravy. Při tom se vodík za chycuje zásobníkem pevného tělesa ,zejména hydridovým zásobníkem,který hromadí vodík ve formě určitých ko«ti
4 4 4
4 4 4 • 4
4 I
-3vových hydridů.
Pro čištění vodíku ,který odpadá u elektrického stroje, se dále odkazuje na US patent 4, 531 070, jakož i JP 1-318 525 A2, viz ” Patents Abstracts of Japan ,E-900, Band 14, Č. 125 , 8. března 1990”. V obou namítaných spisech se provádí sušení popřípadě čištění znečištěného plynu vodíku tím, Že se tento vede z elektrického stroje do čištičky. V čištičce se nečistoty oddělí pomocí vhodného filtru nebo sorbentu od vodíku, a čistý vodík se vrací k elektrickému stroji.
Cbecné odkazy ke stavu techniky s ohledem na čištění vodíku lze seznat z knihy ” Ullmann*s Encyclopedia of Industrial Chemistry ”, páté, zcela revidované vydání , svazek A13, strany 363 až 365. Tamní toxt se týká sice méně čištění vodíku v množství,jaké lze rozumně očekávat v odpadním plynu nebo podobně u elektrického stroje, nýbrž čištění vodíku v souvislosti s jeho průmyslovou výrobou.Na ooužitalnosti mož ností s ohledem na poukazy, které lze z textu odvoditi které nabízí stav techniky, toto ale nemění nic v souvislosti s elektrickými stroji.
Odkazy na čištění vodíku v rozsahu,který je typický pro chemický průmysl, lze seznat z článku ”Gasreinigungsverfahren fůr grosse Wasserstoff-Mengen ” od D. Werner,Chem.Ing.-Tech. 53 /1981/ 73. Zejména je třeba poukázat na difúzní způsoby, popisované v článku,které jako podstatné kroky obsahují difúzi vodíku tenkou membránou.
Rovněž významný je spis DE 28 55 049 Al. Z tohoto vyplývá,že se vodík odděluje od doprovodných nečistot,
-4tím, Že se vodík za tvorby hydridů váže na vhodné kovy. Příklady takovýchto kovů jsou popsány ve velké šíři a rozmanitosti.
?2ɣͧÍ2_y£nálezu
Úlohou vynálezu je uvedení způsobu odlučování vodíku ze směsi plynů, která obsahuje vodík ,kyslík a zbytek, kterážto směs plynů odpadá u elektrického stroje. Uvést se má také odpovídající zařízení.
Řešení této úlohy podle vynálezu uvádí způsob odlučování vodíku ze směsi plynů, která obsahuje vodík, kyslík a zbytek a odpadá u elektrického stroje, zahrnuje následující kroky :
a/ vázání kyslíku na vodík ve směsi plynů za tvorby vody;
b/ odlučování vody ze směsi plynů ; a c/ odlučování vodíku ze směsi plynů pomocí vázání vodíku v reaktoru s pevnou látkou.
Podstatnou výhodu tohoto způsobu lze spatřovat v tom, že zásadně nejsou zapotřebí ani extrémní te ploty ani extrémní tlaky nebo neobyčejné materiály se kterými se špatně manipuluje. Používají se pouze co nejběžnější materiály a opatření.
Vázání kyslíku na vodík se provádí s výhodou katalyticky, to znamená pomocí odpovídajícího kata lyzátoru. Takovýto katalyzátor může sestávat zcela nebo zčásti z kovů jako olatiny a paládia nebo z určitých oxidů kovů; další odkazy vyplývají z výše citované knihy Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry ”.
Eventuálně je výhodné, když se směs plynů před krokem vázání kyslíku na vodík komprimuje, zejména , aby se dosáhlo žádoucí ho zmenšení zpracovávaného objemu; komprese na tlak řádové velikostí několika set barů, jak se doporučuje pro určité způsoby ve výše zmíněné knize, není ale zpravidla nutná.
Dále je výhodné, když se ke směsi plynů před krokem vázání kyslíku na vodík p*idá dodatečně codík,dále je výhodné zvýšit přimícháním dodatečného vodíku koncentraci vodíku ve smsi plynů tak, že je vyloučeno vznícení směsi plynů. Kromě toho je výhodné,když se jako dodatečně přimíchávaný vodík použije vodík, který byl dříve odloučen ze směsi plynů. Tím se vytvoří určitý okruh vodíku,který cirkuluje za tím účelem, aby se snížila hořlavost směsi plynů a aby se tím zabránilo, že musí být k dispozici další vodík.
Kromě toho je výhodné, když se odlučování vody z plynné směsi provádí při nejmenším částečně kondenzací a/nebo oddělováním odstřelováním. Pro provedení kondenzace se může použít běžný výměník tepla ,který uskuteční chlazením směsi plynů po vázání kyslíku na vodík požadovanou kondenzaci; kromě toho se dále může směs obsahující vodu podrobit! oddělování odstředěním, napři klad v cyklonu.
Aby se co možná nejúplněji odloučily coda ze směsi proudícího plynu, je dále výhodné provést molekulární prosetí směsi plynů, loto molekulární Prosetí. se může provádět tím, že se směs plynů nechá procházet speciálními zeolity, tak zvaným molekulárním sítem. S výhodou se toto molekulární prosetí ’ provádí v uspořádá ní dvou molekulárních sít,přičemž v jednom molekulárním
a a a a • · a a · · · · · • a · · · · · »··· a a a a a a a a a a a aaaaa ·· a a · · · ·
-6sítu se provádí molekulární prosetí směsi plynů a ve druhém molekulárním sítu se propláchnutím su chým plynem, s výhodou vodíkem, regeneruje. Tímto způsobem se zabrání tomu, aby vznikl odpad, nebol molekulární síto použité pro odloučení vody se takto nemusí odstranit, nýbrž regeneruje se a znovu se používá,aniž by se proto muselo odstranit zařízení zřízené pro vykonávání způsobu.Suchý plyn,který se používá pro regeneraci molekulárního síta, je s výhodou vodík, který se předtím odloučil ze směsi plynů a který se opět vrací do směsi plynů, dříve než se provede krok odloučení vody. Voda shromážděmá v molekulárním sítu se tímto způsobem opět vrací popřípadě nově připravené směsi plynů, dříve než se z této směsi plynů odtáhne tam bez toho přítomný podíl vody. S výhodou je před molekulární síto zapojen jinak pracující odlučovák vody, al už je to cyklon nebo kondenzátor, a je to tento odlučovák vody, který nakonec jímá vodu zachycenou v molekulárním sítu a přivádí ji k odstranění. Budiž poznamenáno, Že vodyi, odstraněná ze směsi plynů, je nasycená vodíkem; vždy podle odpadajících množství je tento podíl vodíku možná bezvýznamný a může se brát v úvahu, je ale také samozřejmě možné, tuto vodu obsahující vodík podrobit před jejím konečným od straněním vakuové extrakci nebo podobně, aby se rozpuštěný vodík odstranil; odpadající, samozřejmě znečištěný vodík se může tak jako tak přivádět do směsi, která se má zpracovávat.
Celkem je výhodné, když se v kroku odlučování vody koncentrace vody ve směsi plynů redukuje
-7do té míry, že odpovídá teplotě tání maximálně-70 °C.
To znamená,že ve směsi plynů dochází ke kondenzaci teprve tehdy,když se směs plynů ochladí pod odpovídající teplotu.Zpracování směsi plynů při kryogenní teplotě není s tímto opatřením nezbytně spojeno.
V rámci prvního, obvzláště výhodného vytvoření způsobu se vodík v kroku vázání v reaktoru s pevnou látkou v tomto hromadí , a zbytek směsi plynů se odvede. Další provedení s vhodnými zásobníky pro tento účel se nacházejí dále níže.
Jak již bylo nahoře vysvětleno pro molekulární síta, provádí se vázání vodíku rovněž s výhodou v zařízení s nejméně dvěma zásobníky,přičemž v jednom zásobníku dochází k vázání a druhý zásobník odevzdávají předem nashromážděný vodík. Uspořádání může tedy zaručit v podstatě stacionární provoz způsobu.
V rámci jiného, obvzláště výhodného vytvoření způsobu se vodík váže v reaktoru s pevnou látkou na membránu a difunduje membránou; tímto se odloučí od zbytku směsi plynů. I pro reaktor takto vybavený , jsou uvedeny dole další vývody.
Způsob kteréhokoliv vytvoření je obvzláště výhodný pro zpracování směsi plynů, která se získá z turbogenerátoru, který je plněn vodíkem, a při tom se vodík odloučený ze směsi plynů vrací zpět k elektrickému stroji
Jako řešení ,které se týká úlohy vytvoření zařízení, je navrženo zařízení pro odlučování vodíku ze směsi plynů, která obsahuje vodík, kyslík a zbytek ,odpada jící z elektrického stroje, které má komponenty, jimiž za sebou protéká směs plynů:
a/ reaktor pro vázání kyslíku na vodík za tvorby
····
-8vody ;
b/ odlučovák vody pro duloučení vody ze směsi plynů; a c/ reaktor s pevnou látkou pro odlučování vodíku tím, že se vodík váže v reaktoru s pevnou látkou.
Podstatné přednosti zařízení vyplývají z výše uvedených vysvětlení u způsobu, na které se takto bere výslovný ohled.
S výhodou má zařízení zpětné vedení pro přimíchávání předtím odloučeného vodíku ke směsi plynů před reaktorem pro vázání kyslíku na vodík. Tím je umožněno, aby se směs £lenů zředila před reakcí kyslíku s vodíkem tak, aby se vyloučilo zapálení. Tím se dosáhne obvzláště jednoduchá možnost manipulace se zařízením, nebol v takovémto zdokonaleném zařízení se mohou bez problému zvládnout problatické vlastnosti všeobecně jako **třaskavý plyn ” známé směsi vodíku a kyslíku.
Reaktor pro vázání kyslíku na vodík obsahuje s výhodou katalyzátor pro katalýzu reakce mezi kyslíkem a vodíkem.Toto další vytvoření má obvzláštní význam v souvislosti s rovněž dále popsaným dalším vytvořením, u něhož se přimícháním dalšího vodíku sníží zápalnost směsi plynů. V takovém případě je vždy ještě možné, provést na základě velkého přebytku vodíku zpomalenou a tím bezpečnou katalyzovanou reakci. I bez přimíchání dalšího vodíku, zejména tehdy, když obsah erodíku ve směsi je již dosti velký ,nebo jsou provedena jiná opatření proti nezamýšlenému zapálení, je přítomnost katalyzátoru pro vázání kyslíku na vodík • 0
-9výhodná, nebot. takovýto katalyzátor rozjíždí takovouto žádoucí reakci samostatně a bez zvláštních dalších opatření proti zapálení.
Dále je výhodné, když se zařízení před reaktorem pro vázání kyslíku na vodík opatří kompresorem. Tento kompresor se může použít k tomu, aby se zmenšil objedm směsi plynů, která se má zpracovávat a tím se Udržely vesměs rozměry zařízení malé ; výhodné může být také , aby se pro další zamýšlené reakce zvýšil ve směsi plynů příznivě tlak. Při tom je třeba poukázat na možnost , aby se poslední krok pro odloučení vodíku ze směsi plynů uskutečnil tím, že vodík difunduje odpovídající membránou. Aby toto probíhalo s přiměřeně velkým výtěžkem, je třeba, nastavit nad membránou tlakový spád ,který by byl dostatečně velký. I k tomu může být výhodný kompresor.
Odlučovák vody v zařízení zahrnuje s výhodou kondenzátor a/nebo cyklon. Kondenzátor i cyklon se dobře hodí k tomu, aby se odloučila voda v co nej větším množství. Proto přichází zejména v úvahu ,aby byly uspořádány přímo za reaktorem pro vázání kyslíku na vodík a aby se voda ,která vznikla ve směsi plynů, se odstranila z převážné části z proudu, plynu. Kondenzátor a cyklon také umožňují, kontinuálně odstraňovat vyloučenou vodu a tím provozovat zařízení kontinuálně a po relativně dlouhé Časové údobí; to má velký význam pro použití u dynamoelektrického velkého stroje.
Dále s výhodou má odlučovák vody v zařízení uspořádání s molekulárním sítem.Molekulární síto může sloužit k tomu, aby redukovalo obsah vody na co nej-Wít.
• 44 ·
-10• 4 ·· • · · 4 · menší podíly, a při tom aby se zejména dosáhly obsahy vody,které odpovídají teplotám tání v oblasti kryogenních teplot» To je důležité pro to, aby se získal vodík nejvyšší čistoty ze směsi plynů.Molekulární síto je zpravidla méně vhodné pro odstranění většího množství látky ze směsi plynů, Proto se navrhuje , aby se před molekulární síto zařadilo zařízení pro odlučování vody jiného typu, zejména kondenzátor nebo cyklon a/nebo aby se vytvořila možnost, aby se mohlo molekulární síto plně naložené vodou vyměnit za čerstvé molekulární síto, aniž by se musel přerušit provoz zařízení. K tomu má zařízení zejména uspořádání se dvěma molekulárními síty, jimiž proudí směs plynů alternativně, stejně tak jako alternativně ke každému molekulárnímu sítu připojitelné proplachovací zařízení ,přičemž proplachovací zařízení je určeno pro proplachování molekulárního síta naloženého vodou suchým plynem. Tento suchý plyn je s výhodou předtím odloučený vodík, který se vhodně odvádí a po průchodu molekulárním sítem a zachycení vody se opět zavádí do směsi plyhů, a sice před odlučovák vody.
Reaktor s pevnou látkou je v rámci prvního výhodného vytvoření zařízení membrána propustná pouze pro vodík.
Taková membrána sestává s výhodou z paládia , slitiny z paládia a stříbra, niklu nebo plastu, zejména aromatického polyimidu. Takové membrány se prodávají, jak je to také uvedeno v úvodu knihy Ullmann's; zpravidla se z důvodů ceny upřednostňuje membrána z plastu.
V rámci druhého výhodného provedení vynálezu ·· • 4 • · 4
-11• ·· obsahuje reaktor s pevnou látkou zásobník pro vodík, zejména hydridový zásobník. V rámci tohoto vytvoření dochází k dělení vodíku od jiných složek směsi plynů tím, že se vodík zachycuje v zásobníku, takže zůstává v podstatě zbytek prostý vodíku, který se mů že odvést ze zařízení. Zásobníky pro vodík jsou známy v mnoha formách, viz opět citovanou knihu Ull mann's. Jako materiál pro takovýto zásobník přichází v úvahu opět paládium , kromě určitých slitin, na příklad slitiny ze železa a titanu, která může aku mulovat vodík ve formě určitých hydridů kovů. Tyto hydridy kovů se tvoří spontánně,když kovy přijdou do styku s vodíkem, a rozkládají se opět, když teplots na zásobníku stoupne had určitou mez, která není nikterak vysoká. Takovýto pochod akumulování je reversibilní; může se libovolně opakovat.
Aby se umožnil kontinuální provoz tohoto zařízení, jsou zde s výhodou dva zásobníky,které jsou alternativně připojitelné k přívodnímu vedení pro přívod směsi plynů a k vedení čistého plynu pro odvod odloučeného vodíku, takže nyní jeden ze zásobníků může být naložen vodíkem ze směsi plynů,zatím co druhý zásobník odevzdává předtím nashromážděný vodík Vzhledem k tomu ,že se mnoho zásobníků dá vzhledem k zachycování a odevzdávání vodíku řídit nastavením jejich teploty, ,je zde s výhodou uspořádáno tepelné čerpadlo,které chladí zásobník uspořádaný pro zachycování vodíku a současně může ohřívat zásobník uspořádaný pro odevzdávání nashromážděného vodíku.Takové tepelné čerpadlo dovolí obvzláště hospodárný pro voz zařízení.
Výhodné další vytvoření zařízení kteréhokoliv
-120* ···· ···· »0 00 f « · ♦··· • · 0 · 0 0 0 ·· • 0 0 0 · · 0 ··· · · 0 0 0 0 · · · ··> 000 00 ·· ·· ·* ·· předtímpopsaného vytvoření je charakterizováno tím, že má dodatečný filtr umístěný v dopravním systému plynu mezi odlučovákem vody a reaktorem s pevnou látkou, pomocí něhož se eventuelně přítomné škodliviny, k nimž se v této souvislosti počítají monoxid uhelnatý a dioxid uhelnatý, popřípadě ještě přítomný kyslík jakož i sloučeniny dusíku a síry, mohou odstranit ze směsi plynů, dříve než se tato dostane do reaktoru s pevnou látkou..Jako materiál nro takovýto filtr přichází v úvahu opět slitina,která je použitelná pro zásobník vodíku ve formě hydridu kovu. Takováto slitina se relativně snadno váže s uvedenými škodlivinami na sloučeniny, což může při jejím použití jako materiál pro zásobník vodíku být problematické.Ovšem tento sklon k reakcím je možné využít výhodně, aby se ze směsi plynů odstranily škodliviny. Na schopnosti tvorby zásobníku pro vodík v této souvislosti nezáleží. Jestliže je takovýto filtr plně naložen škodlivinami, tak se může vyměnit.Regenerace materiálu zásobníku je popřípadě možná,ovšem vyžaduje zahřátí na vysokou teplotu, která je zpravidla několik set stupňů Celzia, což není za všech okolností možné,když je filtr v zařízení.
PÍ®hlÉÚ_obrázků_na_výkreseeh
Výhodné příklady provedení vynálezu jsou dále vysvětleny pomocí výkresů. Výkresy obsahují schematická schémata zařízení popřípadě uspořádání,přičemž ve všech případech jsou znázorněny pouze ty součásti,které mají pro vysvětlení význam. Rozumí se samo sebou, že skutečná realizace zařízení nebo uspořádání popsaného druhu se musí provádět za zohlednění všech požadavků,
4444 ·· ·· • 4 · 4 · 4 6 4 4»
4 4 4 4 4 4 ·4
4 4 4 * 44 44 64 4
444 4444 444
6·· 44 »4 44 ·« 44
-13které se jich týkají, které jsou pro odborníka běžné.V jednotlivém případu může být Žádoucí, uspořádat v zařízení dodatečné prvky, zejména další ventily jakož i jin£ pomocná zařízení, zejména dopravní zařízení, čidla tlaku, topná a chladící zařízení nebo podobně. Také musí být pamatováno na to, Že v určitých případech je třeba umožnit, aby se ze zařízení mohl dokonale odstranit kyslík, dříve než se plní spolu s vodíkem a/nebo se směsí plynů obsahující vodík. Takováto zařízení jsou odborníkovi daného oboru běžná, proto se upouští od vysvětlování takovýchto zařízení .
Na výkresech ukazují v podrobnostech :
obr. 1 schéma zařízení pro odlučování vodíku ze směsi plynů, které je přiřazeno k elektrickému stroji, obr. 2 a 3 dva p*íklady provedení pro reaktor s pevnou látkou,umístěný v zařízení podle obr. 1. Příkladyjgrovedení vynálezu
Obr. 1 ukazuje elektrický stroj 1 , naplněný vodíkem, s těsněním 2 hřídele, které utěsňuje průchod hřídele vyčnívající z elektrického stroje 1 tělesem tohoto stroje 1 . To se provádí specciálním olejem, který se během svého používání sytí vodíkem a z něhož se opět pro zaručení bezvadné funkce musí vodík odstranit. To se děje v odplyňovací nádrži 3, s výhodou pomocí vakuové extrakce nebo pomocí po dobného zpracování.
Olej,který se používá pro utěsnění elektrického
-14···· ·· ···· ·· ·· stroje 1, obsahuje ovšem zpravidla nejen vodík,nýbrž i jiné plyny, především složky vzduchu a proto kyslík, jakož i jiné plyny,které se dále označují jako zby tek ’·. Těmito jinými plyny je zejména dusík,který je relativnně málo reaktivní a odpovídajíc tomu není bezpodmínečně problematický, vedle něho dioxid uhličitý a vzácné plyny. Jinými složkami zbytků mohou být uhlovodíky,které jsou obsaženy v oleji popřípadě z něho vznikají rozkladem. I ídstranění kyslíku a zbytků má význam, neboř tyto plyny vnikají při vrácení oleje do elektrického stroje 1 a mohly by tá.m se nacházející vodík dodatečně znečistiti. Vzhledem k tomu, že vodík má zpravidla za úkol chladit, byla by jeho funkce přítomností jiných plynů ovlivněna. V souladu s tím se musí kyslík a zbytek pečlivě ze stroje 1 odstraniti ·
Směs plynů, získaná z odplyňovací nádrže 3,která obsahuje vodík, kyslík a zbytek, se přivádí přes pří vodní vedení 4 do zařízení pro odloučení vodíku. V tomto zařízení se směs plynů dostává nejdříve ke kompresoru 5 a komprimuje se tamna tlak příznivý pro provoz zařízení. Potom se dostává k reaktoru 6,který způsobí to, že se kyslík ve směsi plynů váže na vodík za tvorby vody.Reaktor 6 obsahuje s výhodou odpovídající katalyzátor, kterým může být například platina a paládium. Pro katalyzátor přichází v úvahu také oxidy kovů. Podle druhu katalyzátoru se reaktor 6 může vytvořit vyh*ívatelný, aby se mohla dosáhnout teplota příznivá pro provoz katalyzátoru.
Směs plynů, opouštějící reaktor 6, proudí k odlučováku 7x8r9 vody a tam nejdříve ke chladiči 7 . Tento chladič 7 může být konstruován jako kondenzátor,
-15to znamená, že se může ochladit směsí plynů tak, aby podstatný podíl vody ,která se v ní nachází,zkondenzovala. Za chladičem 7 je zařazen cyklon 8, který odlučuje vodu, která je ve směsi plynů dispergována jako mlha. V cyklonu 8 se může vyvolat kondenzace vody, která je přítomna ve formě páry, pomocí odpovídajícího vyložení. Za cyklonem 8 je zapojeno uspořádání se dvěma molekulárními síty 9. Takovéto molkulární síto 9 obsahuje jako podstatnou složku například zeolit.., který je schopen odfiltrovat ze směsi plynů jednotlivé molekuly vody. Takovým zeolitem je například relativně komplexně vystavěná sloučenina z křemíku, hliníku,ky slíku a sodíku ; odoovídající látky jsou dobře známy. Odpovídající ventilové uspořádání umožňuje, aby směs plynů mohla alternativně proudit molekulárními síty 9 nebo aby mohla být vystavena proudu suchého plynu,který jímá vodu nashromážděnou v jednom molekulárním sítu 9 ε odvádí ji pryč. Tím se může molekulární síto 9 zcela naložené vodou a tedy nefunkční zbavit vody a regenerovat pro svou prosévací funkci. Vlhký plyn odpadající při této regenerqci se v zásadě může odstranit jako odpadní plyn; výhodné další vytvoření zařízení, které se tomuto vyhne, se popisuje dále. Poté co směs plynů prošla molekulárním sítem 9, ztratila v podstatě veškerou vodu. Vzhledem k tomu, že veškerý kyslík, obsažený původně ve směsi plynů, se přeměnil na vodu, je směs plynů prakticky zbavena kyslíku. Obsahuje potom pouze zbytek, v každém případě různé složky tohoto zbytku vyjma body.
Za molekulárním sítem 9 se směs plynů dostává k dalšímu filtru 10 , který zadržuje všechny škodliviny,
Rit
-16• ♦ » · · · • · · · · · · · · · 4 φ* ··«· · · « ··« ·· · · · · ·· které by mohly ovlivnit následující reaktor 11 s pevnou látkou. Takovýmito škodlivinami jsou v této souvislosti monoxid uhelnatý, dioxid uhelnatý , kyslík, dioxid siřičitý, oxidy dusíku , jakož i reaktivní uhlovodíky. Přídavný filtr 10 obsahuje s výhodou hýdridový materiál zásobníku, který akumuluje vodík ve formě hydri-dů , jako podstatnou složku. Hýdridový materiál zásobníku se v přídavném filtru 10 ovšem nevyužívá pouze ke shromažďování vo díku, nýbrž jeho afinita se využívá k adici zmíněných škodlivin,. Jestliže je hýdridový materiál zásobníku plně naložen takovýmito škodlivivani, tak se musí tento materiál popřípadě celý přídavný filtr 10 vyměnit, V mnoha případech je možná regenerace ,tato ale vyžaduje zahřátí hydridového materiálu zásobníku na teploty několika set stupňů Celsia, takže toto se s výhodou provádí mimo zařízení.
Za přídavným filtrem 10 se plynná směs dostává k reaktoru 11 s pevnou látkou, který odstraňuje veškerý zbylý zbytek ze směsi plynů a připraví se vodík s nejvyšší čistotou. Vedení 12 odpadního plynu slouží pro odvádění zbytku , která zůstal ve směsi plynů ; čistý vodík se vrací zpět přes vedení 13 Sisrého plynu k elektrickému stroji 1 .
Část čistého vodíku se může odebrat z vedení 13 čistého plynu a přivede se k molekulárním sítůqi 9 , aby se z jednoho z těchto molekulárnívh sít 9 odstranila tam nashromážděná voda a toto se zregenerovolo co se týká jeho prosévacího účinku.
Obr. 1 ukazuje obě molekulární síta 9 s uspořádáním ventilů ,které toto dovolí. Vodík v moleku-179 4 4 4 ·· *· • · · 4 4 4 4 4 4 4 • · 4 4« · · 4 4 • 4 · 4 * · · 44 4 4 4 • 4 · · 4 4 4 444
444 44 44 »4 44 «9 lárním sítu 9 naloženém vodou , se může vrátit zpět vedením 13 pro proplachovací plyn opět k oblasti vstupu do zařízení, zejména před odlučovák vody,vy tvořený z chladiče 7, cyklonu 8 a molekulárního síta 9.
Tím se neztratí žádný vodík, a neodpadne žádný odpadní plyn. Voda uvolněná z molekulárního síta 9 se konečně shromažďuje v kapalné formě v chladiči 7 nebo v cyklonu 8 a může se odtamtud odvést odpovídajícími prostředky, al již přerušovaně nebo kontinuálně.
Neznázorněné na obr. 1 je ovládací zařízení ,které řídí provoz zařízení. Výklad týkající takovéhoto zařízení je sám o sobě znám a nepotřebuje tedy aby se tato pro odborníka samozřejmost na tomto místě dále vysvětlovat. Pro přehlednost není také toto ovládací zařízení na výkrese znázorněno.
Čistící účinek, který je způsobem docílitelný,je vysvětlen dále pomocí konkrétního příkladu.
Z odplyňovací nádrže 3 v běsnícím systému elektrického stroje 1 odpadá odpadní plyn,který / v objemových dílech / 60 % vodíku, 10 % kyslíku a 30 % zbytku, se stávajícího z 29 % dusíku a 1 % jiných plynů. Tento odpadní plyn se zředí na pětinásobný objem plynem,který se odebere přímo z elektrického stroje 1 · Tento plyn obsahuje / v objemových dílech / 97 % vodíku , 0,5 % kyslíku a 3 zbytku, z toho 2 % dusíku a 1 % jiných plynů. Směs plynů tvořená zředěním odpadního plynu se dostává nejdříve do konvenčního odlučovače,který odstraňuje konvenčním způsobem vodu a olejové páry,které mohou odpadat! z těsnícího systému. Potom se směs plynů dostává do zařízení výše popsaného druhu. V reaktoru 7 se přítomný kyslík váže na vodík a vzniká ·* • «. ··· · · ··
4 · * · · · ·· · · 4 • 4» · · · · · · · ··· ·· 44 44 44 ·4
-18voda. Za reaktorem 7 obsahuje směs plynů 90 % vodíku, 0,05 % kyslíku, 7 % dusíku a 2,35 % vody.Tato směs plynů se dostává k odlučovači 7t8h9 vody a v něm nakonec k molekulárnímu sítu 9, Směs plynů odpadající za molekulárním sítem 9 obsahuje 92 % vodíku, 0,05 % kyslíku, 7 % dusíku a 0,05 % vody.
V této formě se dostává k reaktoru 11 s pevnou látkou, ve kterém dochází k dalšímu čištění a kde se konečně získá čistý plyn, který sestává z 99,999 % z vodíku a jako jedinou podstatnou nečistotu 0,0001 % kyslíku, 0,0005 % dusíku a 0,0004 % vody. Tento čistý plyn se vrací zpět k elektrickému stroji 1 .
Lze poznat, že při použití zařízení se udrží nejen určitá čistota plynu v elektrickém stroji 1 , nýbrž že zařízení může dokonce dosáhnout získání či stého plynu. V elektrickém stroji 1 je přítomen vodík, jak je výše uvedeno, s čistotou pouze asi 97 %» Za ooužití výše popsaného zařízení se získá vodík se značně vyšší čistotou, totiž 99,999 % a vrací se k elektrickému stroji 1 a tímto se sníží podíly jiných plynů v elektrickém stroji. Pomocí odpovídající volby množství směsi plynů,které se zpracovává v zařízení, se může nastavit požadovaná čistota vodíku v elektrickém stroji 1. Ve vylíčeném praktickém příkladu je množství směsi plynů, které se má zpracovat v zařízení 1 NM3/h ; celkové množství plynu dopravované v za*í zení,které zahrnuje , jak je uvedeno, cirkulující vodík, je asi 3,5 NM3/h.
Cbr. 2 ukazuje výhodný příklad provedení reaktoru 11 s pevnou látkou. Podstatnými součástmi tohoto re aktoru 11 s pevnou látkou jsou dva hydridové zásob• ···· · · ···« ·· • 0 · · · · ♦ 0 · 0 • · ·»· · · · · • · * · · · 0 ···· · • 4» · · · · « · · • · · ·· ·· »· β« 0·
-19níky 17 , které jsou připojeny přes příslušné ventily 18 a 19 k vedení 12 odpadního plynu , vedení 13 čistého plynu a přívodní vedení 16 / viz obr. 1/. Přípoje k vedení 12 odpadního plynu jsou provedeny p*es přetlakové ventily 18 , kterými unikají zbytky odloučené ze směsi plynů, když tlak v jednom hydridovém zásobníku 17 překročí určitý práh.Samozřejmě jsou možná nákladnější ventilová uspořádání, ale nejsou bezpodmínečně nutná. Spínací ventily 19 konečně umožňují připojit hydridový zásobník 17 alternativně k přívodu 16 nebo k vedení 13 čistého plynu. Jsou uspořádány dva hydridové zásobníky 17 , aby se umožnil quasikontinuální provoz. Nyní je vždy jeden hydridový zásobník 17 připojen k přívodnímu vedení 16 a druhý hydridový zádobník 17 k vedení 13 čistého plynu. Každý hydridový zásobník 17 má vodní plášt 20, s jehož pomocí je volitelně ochlazován nebo ohříván vodním čerpadlem 21, opět přes odpovídající spínací ventily.Aby hydridový zásobník 17 vázal vodík, je chlazen, a k tomu se pomocí Čerpadla 22 studené vody a pomocí vhodně zapojených ventilů čerpá studená voda do jeho vodního pláště. Jestliže má hydridový zásobník 17 opět odevzdat nashromážděný vodí£ , tak se jeho vodní plášt 20 naplní pomocí čerpadla 23 teplé vody naplní teplou vodou a nashromážděný vodík se uvolní, takže se může dostat do vedení 13 r
čistého plynu. Reaktor 11 s pevnou látkou a hydridovými zásobníky 17 a čerpadlem 21 teplé vody vypadá sice na první pohled nákladný, ale tento dovolí podle velikosti hydridového zásobníku 17 eventuelně další shromažďování veškerého vodíku,který je obsažen v elektrickém stroji l,když se tento má otevřít « * · · • · • · «
-20za účelem revize nebo opravy . Viz k tomu také od povídající dokumenty citované ve stavu techniky . Kromě toho se pro provoz tepelného čerpadla 21 může používat jako přídavný zdroj tepla chladič 7 popsaný pomocí obr. 1 a tedy se může dosáhnout obvzláště energií šetřící provoz.
Obr. 3 ukazuje jiný výhodný příklad provedení reaktoru 11 s pevnou látkou , kde podstatnou součástí je těleso 25 membrány 26 . Membrána 26 obklopuje prostor, do něhož se může dostat pouze vodík, který se uloží do membrány a difunduje skrz ní. Kromě tohoto prostoru ústí přívodní vedení 16 do tě lesa 25 membrány 26 a přivádí p^edčištěnou směs plynů. Membránou může prodifundovat pouze vodík a tím se dostat do vědění 13 čistého plynu; kyslík a ostatní složky směsi plynů nemohou prostoupit membránou 26; obohacují se v tělese 25 membrány 26 mimo prostor uzavřený membránou 26 a mohou se dostat přetlakovým ventilem 27 do vedení 12 odpadního olynu. Aby se těleso 25 membrány 26 mohlo popřípadě čistit,je uspořádána zásoba 28 dusíku, ze které se v případě potřeby , například pro vypláchnutí, může do tělesa 25 membrány 26 vpustit čistý dusík. Aby se tento dusík nedostal do jiných částí zařízení je v přívodním vedení 16 odpovídající uzavírací ventil 29 . Pro provoz membrány 26 podle okolností výhodná zvýšená teplota; za tím účelem zde může být popřípadě topení 30 ♦ Materiály pro membránu 26 jsou známé ze stavu techniky; v úvahu přicházejí materiály jako je paládium a nikl, a kromě toho určité plas ty,které jsou propustné pro vodík. Příkladem takovéhoto plastu je aromatický polyimid ,prodávaný pod
-21obchodním označením Naphion .
Reaktor 11 s pevnou látkou podle obr. 3 Je konstruován jednodušší než reaktor 11 s pevnou látkou podle obr. 2 ; proti tomuto konstrukčně podmíněnému relativně výhodnému řešení stojí ale zcela funkčně podmíněný relativní nedostatek .
Aby se dosáhlo přiměřené prosazení vodíku membránou 26, musí se nad touto membránou 26 udržet značný tlakový spád, což znamená,že se směs plynů, která se má čistit pomocí membrány 26 musí komprimovat na přiměřeně vysoký tlak. Je tedy nutný obvzláště výkonný kompresor 5 / viz obr. 1 / nebo za okolmostí přídavný kompresor; to znamená, že spotřeba energie reaktoru 11 s pevnou látkou podle obr. 3 je za okolností značně vyšší než spotřeba energie reaktoru 11 s pevnou látkou podle obr. 2.
Obě formy provedení reaktoru 11 s pevnou látkou jsousedy vz£jemně_rovnoprávné ; výběr mezi ni mi je třeba učinit s ohledem na všechny okolnosti jednotlivého případu.

Claims (28)

1» Způsob odlučování vodíku ze směsi plynů,odpadajících z elektrického stroje /1/ ,která obsahuje vodík, kyslík a zbytek, zahrnující následující kroky :
a/ vázání kyslíku na vodík ve směsi plynů za tvorby vody, b/ odlučování vody ze směsi plynů, c/ odlučování vodíku ze směsi plynů vázáním vodíku v reaktoru /11/ s pevnou látkou a d/ hromadění vodíku v zásobníku reaktoru /11/ s pevnou látkou , jakož i odvádění zbytku směsi plynů ze zásobníku reaktoru /11/ s pevnou látkou.
2. Způsob podle nároku 1 , při kterém se vázání kyslíku na vodík provádí katalyticky.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2 , p*i kterém se směs plynů předkrokem vázání kyslíku na vodík komprimuje.
4. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, při kterém se ke směsi plynů před krokem vázání kyslíku na vodík přimíchává dodatečně vodík.
5. Způsob podle nároku 4 , při kterém se pomocí přídavného přimíchávání vodíku zvýší koncentrace ve směsi.plynů tak , aby se vyloučilo zapálení směsi plynů.
6. Způsob podle nároku 5 nebo 5 , při kterém se přimíchávaný vodík předtím odloučil ze směsi plynů
7. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, • · » a a a a a a • a a a a· aa
-2p*i kterém se odlučování vody ze směsi plynů provádí p*i nejmenším zčásti kondenzací a/nebo odstředěním.
8. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, při kterém se odlučování vody provádí p~i nejmenším zčásti molekulárními síty.
9. Způsob podle nároku 8 , při kterém se molekulární prosévání provádí v zařízení vytvořeném ze dvou molekulárních sít /9/ , přičemž se v jednom z molekulárních sít /9/ provádí molekulární prosévání a druhé molekulární síto /9/ se regeneruje proláchnutím suchým plynem , s výhodou vodíkem.
10. Způsob podle nároku 9 , při kterém se druhé molekulární síto /1/ regeneruje vodíkem, který byl předtím odloučen ze směsi plynů a který byl opět přiveden do směsi plynů, dříve než došlo poté ke kroku odloučení vody.
11. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků , při kterém se při kroku odloučení vody sníží koncentrace vody ve směsi plynů tak, aby teplota tání odpovídala nanejvýš - 70 °C.
12. Způsob podle nároku 11, při kterém se vázání vodíku v reaktoru /11/ s pevnou látkou provádí nejméně se dvěma zásobníky /17/, přičemž v jednom zásobníku /17/ se provádí vázání a druhý zásobník /17/ odevzdává nahromaděný vodík.
13. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 11, při kterém se vodík v reaktoru /11/ s pevnou látkou váže na membránu /26/ a touto prodifundovévá a tím se od dělí od zbytku směsi plynů.
14. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, při kterém se vodík odloučený ze směsi plynů vrací • ··· β η · · · · · · · • · · · · · · flflflfl fl • flfl flflflfl flflfl • flflfl flfl flfl ·· flfl flfl
-3zpět k elektrickému stroji /1/.
15. Zařízení pro odlučování vodíku ze směsi plynů, která obsahuje vodík, kyslík a zbytek, na elektrickém stroji /1/, které má následující součásti, jimiž po sobě proudí směs plynů :
a/ reaktor /6/ pro vázání kyslíku na vodík za tvorby vody, odlučovač /7,8,9, vody pro odloučení vodíku ze směsi plynů , c/ reaktor /11/ s pevnou látkou pro odloučení vodíku, tím, Že se vodík váže v reaktoru /11/ s pevnou látkou a d/ přídavný filtr /10/r který je umístěn mezi odlučovač / 7,8,9 / vody a reaktor /11/ s pevnou látkou.
16. Zařízení podle nároku 15 , se zpětným vedením /14/ pro přimíchávání předtím odloučeného vodíku ke směsi plynů před reaktorem /6/, pro vázání kyslíku na vodík.
17. Zařízení podle nárokul5 nebo 16 , u kterého má reaktor /6/ pro vázání kyslíku na vodík katalyzátor pro katalýzu reakce mezi kyslíkem a vodíkem.
18. Zařízení podle jednoho z nároků 15 až 17 , zahrnující kompresor /5/ pro komprimování směsi plynů před reaktorem /6/ pro vázání kyslíku na vodík.
19. Zařízení podle jednoho z nároků 15 až 18 , u kterého má odlučovač /7,8,9/ vody kondenzátor /7/ a/nebo cyklon /8/.
20. Zařízení podle jednoho z nároků 15 až 19 ,
9 · · · · > · · · · 9 > 9 · · · 9 9 «4
-4u něhož odlučovač /7,8,9/ má uspořádání se dvěma molekulárními síty /9/.
21. Zařízení podle nároku 20, u něhož uspořádání s molekulárními síty /9/ má dvě molekulární síta /9/ jimiž proudí střídavě směs plynů, jakož i střídavě ke každému molekulárnímu sítu /9/ připojitelné proplachovací zařízení /15/ pro proplachování odpovídajícího molekulárního síta /9/ suchým plynem.
22. Zařízení podle nároku 21, u něhož je uspořádáno pronlachovací zařízení /15/ pro odvádění předtím odloučeného vodíku, proplachování moleku lárních sít /9/ vodíkem a zpětné vedení vodíku před odlučovač /7,8,9/ vody.
23. Zařízení podle jednoho z nároků 15 až 22 , u něhož reaktor /11/ s pevnou látkou má membránu /26/ propustnou pro vodík.
24. Zařízení podle nároku 23, u něhož membrána /26/ je z paládia, slitiny paládia a stříbra,niklu nebo plastu, zejména z aromatického polyimidu.
25. Zařízení podle jednoho z nároků 15 až 22 , u něhož reaktor /11/ s pevnou látkou obsahuje zá sobník /17/ pro vodík, zejména hydridový zásobník /17/.
26. Zařízení podle nároku 25 , které má uspořádání se dvěma zásobníky /17/, které jsou střídavě připojitelné k přívodnímu vedení /16/ pro přívod směsi plynů a vedení /14/ čistého plynu pro odvádění vodíku.
27. Zařízení podle nároku 26, které zahrnuje tepelné čerpadlo /21/,pomocí něhož se dá chladit • 444 • 4 4 4 • 4
-5zásobník /Yl/ připojený k přívodnímu ved ní /16/ a současně se dá ohřívat zásobník /Yl/ připojený k vedení A4/ čistého plynu,
28. Zařízení podle jednoho z nároků 15 až 27 , u něhož je přídavný filtr /10/ zásobník pro vodík, zejména hydridový zásobník.
CZ98765A 1995-09-14 1996-09-05 Způsob odlučování vodíku ze směsi plynů a zařízení k provádění způsobu CZ76598A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19534095A DE19534095A1 (de) 1995-09-14 1995-09-14 Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Wasserstoff aus einem Gasgemisch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ76598A3 true CZ76598A3 (cs) 1998-07-15

Family

ID=7772165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ98765A CZ76598A3 (cs) 1995-09-14 1996-09-05 Způsob odlučování vodíku ze směsi plynů a zařízení k provádění způsobu

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0850191A1 (cs)
JP (1) JPH11513348A (cs)
KR (1) KR19990044627A (cs)
CN (1) CN1196030A (cs)
CZ (1) CZ76598A3 (cs)
DE (1) DE19534095A1 (cs)
HU (1) HUP9900740A2 (cs)
WO (1) WO1997010172A1 (cs)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE302737T1 (de) * 1999-05-03 2005-09-15 Nuvera Fuel Cells Autothermen dampfreformierungsystem mit integrierten shift betten , reaktor für präferentielle oxidation ,hilfsreaktor und systemsteuerungen
EP1580868A1 (de) * 2004-03-23 2005-09-28 Siemens Aktiengesellschaft Wasserstoffgekühlter Generator mit Trennvorrichtung
US10947115B2 (en) 2015-11-25 2021-03-16 Sabic Global Technologies B.V. Process for separation of hydrogen and oxygen
US10882742B2 (en) 2016-02-02 2021-01-05 Sabic Global Technologies B.V. Process for separation of hydrogen and oxygen
CN108212163B (zh) * 2018-01-27 2020-09-04 西北有色金属研究院 一种氢分离用Ni基复合膜管及其制备方法
CN110980647B (zh) * 2019-12-25 2021-04-06 厦门市乐立润安科技有限公司 一种适用于液化过程的氢气净化方法
CN111591958A (zh) * 2020-05-22 2020-08-28 力行氢能科技股份有限公司 氢气提纯设备
CN111453699B (zh) * 2020-05-22 2021-08-31 力行氢能科技股份有限公司 一种制氢及氢气提纯装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3969481A (en) * 1972-11-03 1976-07-13 Isotopes, Inc. Process for generating ultra high purity H2 or O2
US4216198A (en) * 1977-12-19 1980-08-05 Billings Energy Corporation Self-regenerating method and system of removing oxygen and water impurities from hydrogen gas
US4360505A (en) * 1981-07-02 1982-11-23 Air Products And Chemicals, Inc. Recovering hydrogen from gas stream using metal hydride
US4531070A (en) * 1982-11-16 1985-07-23 Westinghouse Electric Corp. Turbine generator hydrogen filtration system
DD251466A3 (de) * 1985-11-28 1987-11-18 Bitterfeld Chemie Verfahren zur reinigung von wasserstoff
JP2640518B2 (ja) * 1987-11-04 1997-08-13 サエス・ゲッテルス・ソシエタ・ペル・アチオニ 水素ガスを精製する方法と装置
DE4143331A1 (de) * 1991-03-06 1992-10-08 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren und vorrichtung zum transportieren von gasen und/oder von durch dissoziation an oberflaechen entstandenen gasmolekuel-bruchstuecken durch oberflaechendiffusion
RU95110688A (ru) * 1992-11-05 1996-12-10 Сименс АГ (DE) Устройство для устранения отходящего газа, который содержит водород и остаточный газ, из наполненной водородом электрической машины, а также его применение
DE4319973A1 (de) * 1993-06-17 1995-02-16 Forschungszentrum Juelich Gmbh Katalysatoren zur Beseitigung von Wasserstoff aus einer Wasserstoff, Luft und Dampf enthaltenden Atmosphäre

Also Published As

Publication number Publication date
HUP9900740A2 (hu) 1999-07-28
CN1196030A (zh) 1998-10-14
DE19534095A1 (de) 1997-03-27
WO1997010172A1 (de) 1997-03-20
KR19990044627A (ko) 1999-06-25
EP0850191A1 (de) 1998-07-01
JPH11513348A (ja) 1999-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101388266B1 (ko) 고로가스의 분리방법 및 장치
US7025803B2 (en) Methane recovery process
CA2598094C (en) Process and apparatus for converting hydrogen sulfide into hydrogen and sulfur
US5741470A (en) Method and device for removal of ethylene oxide gas
JPH119951A (ja) Ｓｆ６ガス回収・精製処理装置及び方法
JP2013517944A (ja) 不活性ガスの回収システム及び回収方法
JP2013128120A (ja) プロセス排出物を選択的に収集するための方法及び機器
WO2002083272A1 (en) Process for the preparation and recovery of carbon dioxide from waste gas or fumes produced by combustible oxidation
CZ76598A3 (cs) Způsob odlučování vodíku ze směsi plynů a zařízení k provádění způsobu
JP5144643B2 (ja) 雰囲気再循環方法及びシステム
JP6931580B2 (ja) 水素製造装置
JPH10203803A (ja) 水素ガスの回収・精製・貯蔵装置
CN117751209A (zh) 用于运行电解设施的方法和电解设施
CN113426254A (zh) Co2分离系统
FR3012751A1 (fr) Unite et procede de purification de co2
JP3038491B2 (ja) 処理センターにおいて化学的処理に用いられる硫酸およびオゾンで構成されている超純粋な酸化体溶液を化学的に精製および再生する装置および方法
US20240123394A1 (en) Treatment of compressed gaseous hydrogen
Asakura et al. Application of new technologies for gaseous tritium recovery and monitoring
US20220032227A1 (en) Noble gas recovery system
EP4188582A1 (en) A noble gas recovery system
JP2003313014A (ja) 窒素ガスの製造方法および製造装置
KR102016808B1 (ko) 가스 정제 방법 및 시스템
JP4048245B2 (ja) 窒素ガスの製造方法および製造装置
Diamant Technologies for ECLSS Evolution
Tripp et al. Capture AND Recycle FOR Emission Reduction OF Sulfur Hexafluoride IN Magnesium Casting

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic