PL21079B1 - Sposób otrzymywania wodoru przez rozklad amonjaku oraz urzadzenie do wykonywania tego sposobu. - Google Patents

Description

Wodór jest stosowany w technice do na¬ pelniania balonów i sterowców, do spala¬ nia, w metalurgji — do wytwarzania sro¬ dowiska redukujacego i t. d. Dotychczas stosowano najczesciej wodór sprezony w butlach stalowych, co jednak jest w naj¬ wyzszym stopniu nieekonomiczne, poniewaz waga gazu uzytecznego stanowi zaledwie ulamek procentu ogólnej wagi, a wiec koszty transportu niebywale podrazaja cene kaz¬ dego metra szesciennego gazu. Inne spo¬ soby otrzymywania wodoru w malych in¬ stalacjach podrecznych byly badz to zbyt skomplikowane, badz niebezpieczne w uzy¬ ciu, badz wreszcie równiez kosztowne.Wiadomo, ze jako zródlo otrzymywania wodoru mozna stosowac amonjak (NHS) wedlug reakcji rozkladu: 2NH, = N2 + 3 H2, przyczem z 1 kg cieklego amonjaku mozna otrzymac 2,63 m3 (przy 0° i cisnieniu 760 mm Hg) gazu, zawierajacego 1,975 m3 wo¬ doru. Ciekly amonjak mozna latwo trans¬ portowac, a ciezar uzyteczny transportu jest bez porównania wiekszy niz przy trans¬ porcie wodoru, wzmiankowanym powyzej.Przyklad. Butla stalowa (próbowana na 35 at), zawierajaca 21,5 kg cieklego amo-njaku, wazy 48,7 kg (tara), uzyteczny cie¬ zar stanowi zatem 30,7% ciezaru ogólnego.Z tej ilosci amonjaku mozna otrzymac po rozkladzie 56,6 m3 (przy 0° i 760 mm Hg) gazu, zawierajacego 42,5 m3 wodoru. Do transportu tej ilosci wodoru o wadze tylko 3,82 kg potrzeba az 7 butli stalowych o wa¬ dze 63 kg kazda (tara), próbowanych na 250 at, a zatem do przewiezienia ciezaru uzytecznego, wynoszacego tylko 3,82 kg, trzeba transportowac bezuzytecznie 441 kg.Ciezar uzyteczny stanowi w tym przypadku tylko 0,86%. Widac z tego, jak wiele skla¬ nia do uzywania amonjaku cieklego. Wyzy¬ skanie naczyn do przewozu obu temi spo¬ sobami znajduje sie do siebie w stosunku 30,7 : 0,86, czyli jest prawie 36 razy ko¬ rzystniejsze.Gaz, otrzymywany przez rozklad amo¬ njaku, zawiera wprawdzie tylko 75% wo¬ doru (25% stanowi azot), jednak w wielu przypadkach domieszka azotu nie jest szkodliwa i obnizenie wartosci wodoru, o- trzymanego w ten sposób, w stosunku do czystego wodoru, transportowanego w wy¬ sokopreznych butlach stalowych, nie znaj¬ duje sie w zadnym stosunku do obnizenia kosztów.Wiadomo, ze do rozkladu amonjaku ga¬ zowego na wodór i azot potrzeba wysokiej temperatury i obecnosci katalizatorów. Do¬ tychczas stosowano do tego celu skompli¬ kowane katalizatory, umieszczane w piecu, ogrzewanym z zewnatrz, co oczywiscie kom¬ plikowalo aparature i podrazalo proces.Poza tern, jako katalizator, stosowano Fe z domieszka tlenków (patent niemiecki Nr 562516).Stwierdzono obecnie, ze rozklad amo¬ njaku mozna przeprowadzic z wydajnoscia blisko 100% na rozgrzanych stopach meta¬ lowych, stosowanych zwykle w elektrotech¬ nice, jako materjalach o duzej opornosci elektrycznej. Miedzy innemi, badano stopy o nazwach nastepujacych: nikielina, reotan, chromaks, cekas, hoskins, konstantan, man- ganin i tak dalej, zawierajace metale Fe, Ni, Cu, Cr, Mn, Zn, Sn i podobne, posiada¬ jace w 20°C opornosc wlasciwa wieksza od 0,05 ohm m-m-. m Rysunek przedstawia dwie odmiany a- paratu do wytwarzania wodoru wedlug wy¬ nalazku niniejszego.Amonjak gazowy doplywa do aparatu przewodem 1, regulowanym zaworem 2.Amonjak, podgrzany uchodzacym, goracym gazem rozkladowym w wymiennicy ciepla 3, wznosi sie do rury 4, otwartej u góry, u- mieszczonej w komorze rozkladowej 6. Na rurze 4, wykonanej z materjalu, nieprze- wodzacego pradu elektrycznego (np. z por¬ celany), jest nawiniety wzdluz linji srubo¬ wej drut lub tasma 5 ze stopu oporowego, który, jak to stwierdzono, katalizuje jed¬ noczesnie rozklad amonjaku, uchodzacego ze szczytu rury 4 do przestrzeni pierscie¬ niowej pomiedzy scianka zewnetrzna tej rury a sciana wewnetrzna komory 6. Prad elektryczny do ogrzewania spirali katali¬ tycznej 5 doplywa przewodami 7.Goracy gaz rozkladowy odplywa przez wymiennice ciepla 3 przewodem 8 do skru- beru 9—12—13, który sluzy do ewentual¬ nego usuwania z tych gazów sladów amo¬ njaku nierozlozonego, zwlaszcza podczas uruchomiania aparatu.W odmianie wedlug fig. 2 amonjak z wymiennicy 3 naplywa najprzód do prze¬ strzeni pierscieniowej, a nastepnie dopiero uchodzi przez szczyt do rury 4, w której, dla zapewnienia 100% rozkladu amonjaku oraz znacznego obnizenia temperatury dru¬ tu spirali, mozna dodatkowo umiescic jaki¬ kolwiek znany katalizator rozkladowy.Gaz rozkladowy, ewentualnie oczy¬ szczony, skladajacy sie z 75,0% wodoru i 25,0% azotu opuszcza instalacje przewodem //, zaopatrzonym w zawór regulujacy 10.Fig. 1 i 2 wyjasniaja oczywiscie jedy¬ nie schematycznie podana zasade konstruk¬ cji jednej jednostki rozkladowej. Calkowi- — 2 -te urzadzenie moze, zaleznie od rozmiarów produkcji, posiadac jedna lub kilka takich jednostek. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia, patentowe. 1. Sposób otrzymywania wodoru przez rozklad amon jaku, znamienny tern, ze roz¬ klad NH3 prowadzi sie na metalach o elek¬ trycznej opornosci wlasciwej wiekszej o w 20°C od 0,05 ohm , oraz stopach m o opornosci wlasciwej równiez wiekszej o w 20°C od 0,05 ohm , zawierajacych TYl metale Fe, Ni, Co, Cr, Mn, Zn, Sn, Bi, Sb, Pb, Al, Ag, Pt, Os, W. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze metale lub ich stopy stosuje sie w postaci drutu, tasmy lub wypelnienia, w po¬ staci rurek, ziarn, pierscieni lub elementów podobnych, w celu uzyskania mozliwie wiel¬ kiej powierzchni zetkniecia rozgrzanego metalu katalitycznego z gazem. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 2, zna¬ mienny tern, ze stosuje sie ogrzewane cze¬ sci aparatu, skladajace sie z metalów albo ich stopów, wymienionych powyzej, albo niemi wylozone. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze dla zmniejszenia energji, potrzebnej do rozkladu, i dla otrzymania wyzszej temperatury w przestrzeni rozkla¬ dowej stosuje sie wymiane ciepla pomiedzy gazem rozkladowym i amonjakiem, dopro¬ wadzanym do aparatu. 5. Urzadzenie do przeprowadzania sposobu wedlug zastrz. 1 — 4, znamienne tern, ze sklada sie z wymiennicy cieplnej, z komory, zaopatrzonej w materjal katali¬ tyczny, ogrzewanej pradem elektrycznym, oraz, ewentualnie, z aparatu oczyszczajace¬ go (skrubera), polaczonych w ten sposób, iz amonjak, doplywajacy do komory rozkla¬ dowej, ogrzewa sie w Wymiennicy gorace- mi, uchodzacemi gazami rozkladowemi. 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 5, zna¬ mienne tern, ze komora rozkladowa jest wykonana w postaci dwu rur wspólosio¬ wych, z których rura wewnetrzna jest o- twarta u góry i otoczona ogrzewanym ma- terjalem katalitycznym, przyczem amonjak badz to naplywa do rury wewnetrznej, a gazy rozkladowe uchodza z przestrzeni pierscieniowej, badz tez — do przestrzeni pierscieniowej, gazy zas rozkladowe ucho¬ dza z rury wewnetrznej, która w tym przy¬ padku moze byc dodatkowo wypelniona ja¬ kimkolwiek katalizatorem znanym. Zjednoczone Fabryki Zwiazków Azotowych w Moscicach i w Chorzowie. T. I. Rabek. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 21079. F^.i FT5.
2. 2 Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL