PL2540B1 - Sposób i aparat do wytwarzania wodoru. - Google Patents

Description

Sposoby wytwarzania wodoru z gazu wodnego, które próbowano stosowac do¬ tychczas, nie daly wyników praktycznych z powodu trudnosci otrzymania wodoru w stanie czystym i niemozliwosci wytwarza¬ na go w sposób ciagly. Wodór, uzyskiwa¬ ny zapomoca wiekszosci tych sposobów, zawiera pewna ilosc tlenku lub dwutlenku wegla, a niekiedy i azot, wskutek zetkniecia sie gazu z powietrzem; ponadto aparaty stosowane w tym celu zatykaja sie z la¬ twoscia tak, iz wytwarzanie gazu nalezy przerywac. Zdarza sie to mianowicie wte¬ dy, gdy usiluje sie zwiazac zawarty w gazie tlenek wegla zapomoca wapna. W wypad¬ ku stosowania wapna gaszonego, wapno to, znajdujace sie zazwyczaj w postaci spro¬ szkowanej, tworzy bryly i zatyka aparaty; to samo sie dzieje, gdy stosuje sie wapno niegaszone. Brylki tego ostatniego, po ze¬ tknieciu sie z para wodna zamieniaja sie na wapno gaszone, które, rozsypujac sie w proch, utrudniaja przeplyw gazu, a wiec i reakcje. Takie same trudnosci nastrecza i mleko wapienne.

Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu i aparatu, które usuwaja trudnosci, jakie na¬ potyka fabryczny sposób otrzymywania wo¬ doru i gazu wodnego. Wynalazek umozli¬ wia otrzymywanie czystego wodoru ze znaczna wydajnoscia zapomoca pojedyn¬ czego zabiegu w sposób ciagly, przyczemusuwa zatykanie sie aparatów, a wiec wy¬ klucza przerwe, chocby najkrótsza, w wy¬ twarzaniu gazu.

Istota sposobu, stanowiacego przedmiot wynalazku niniejszego, polega na tem, iz gaz wodny, otrzymany w temperaturze po¬ wyzej 1200° C, (która wyklucza obecnosc kwasu weglowego), reaguje z suchym wo¬ dorotlenkiem wapniowym, uzytym w posta¬ ci ziarn porowatych, posiadajacych znaczna powierzchnie,^ fe>>y celu ulatwienia zetknie¬ cia sie gazu wodnego, doprowadzanego w temperaturze 400 — 450°.

W celu przeprowadzenia tego sposobu w praktyce stosuje sie aparat, skladajacy sie z dwóch szeregów retort pionowych, z któ¬ rych jeden sluzy do wytwarzania gazu wodnego w warunkach, odpowiadajacych wytwarzaniu zwyklemu, drugi zas do prze¬ prowadzenia reakcji miedzy gazem wod¬ nym i ziarnkami lub brylkami porowatemi suchego wodorotlenku wapniowego, Oba te szeregi retort utrzymuje sie w temperatu¬ rze dowolnej zapomoca palników zewnetrz¬ nych i laczy je przewodem, zaopatrzo¬ nym w chlodnice, aby temperature gazu wodnego po opuszczeniu przezen retort pierwszego szeregu doprowadzic do tempe¬ ratury, umozliwiajacej reakcje tlenku wegla z wapnem i wydzielanie wodoru podczas przeplywu gazu przez retorty drugiego sze¬ regu.

Dla dokladnego zrozumienia wynalazku podaje sie ponizej w opisie przyklad jego urzeczywistnienia, powolujac sie na rysu¬ nek zalaczony przy niniejszem, na którym fig, 1 wyobraza przekrój pionowy pieca, nadajacego sie do przeprowadzenia sposo^- bu i fig. 2 — przekrój poprzeczny w celu u- widocznienia rozmieszczenia retort i palni¬ ków.

Na rysunku tym cyfra 1 wyobraza ko¬ more piecowa ograniczona sciankami ognio- trwalemi 2, zabezpieczonemi tworzywem i- zolacyjaem lub t. p. 3. W komorze tej mie¬ sci sie szereg retort 4 z tworzywa ognio¬ trwalego, które przecinaja sklepienie 5 pieca, z drugiej zas strony podloge 6. Re¬ torty te siegaja otwartemi u góry swemi wylotami do komory 7, znajdujacej sie po¬ nad sklepieniem 5 i utworzonej przez po¬ krywe 8, zamykana podczas pracy herme¬ tycznie i przykrecana sworzniami 9 do pier¬ scienia 10 umocowanego w ogniotrwalym plaszczu 11.

Retorty 4 zaopatrzone sa u dolu w sita 12 podtrzymujace zawartosc retorty. Czesci retort wraz z sitami mieszcza sie w komorze 13, utworzonej przez pokrywe 14 zamykana szczelnie sworzniami gwintowanemi wkre- canemi w pierscien 16. Pod spodem pieca korzystnie jest urzadzic kanal 17 do pod¬ laczania pod pokrywe 14 wózków lub wo¬ zów, w celu zaladowania zawartosci retort po usunieciu pokrywy 14 i otwarciu sit 12.

Miedzy retortami mieszcza sie palniki 18, zasilane gazem, doplywajacym z gazomie¬ rza przewodem 19. Palniki te sa zbudowa¬ ne w ten sposób, iz plomien ich kieruje sie ku sciankom retort (fig. 2). Parowód 20 umozliwia doplyw do komory 13 pary, po¬ trzebnej do wytworzenia gazu wodnego.

Para ta nastepnie przeplywa przez retorty 4 i uchodzi pcd postacia gazu wodnego do komory 7. Piec ponadto posiada druga komore 21 o sciankach 22 urzadzona po¬ dobnie, jak komora /, w której mieszcza sie retorty 24, których wyloty górne mie¬ szcza sie w komorze 25 zamknietej pokry¬ wa 26, wyloty zas dolne siegaja do komory 27, zakrytej pokrywa 28. Komora 21 za¬ opatrzona jest, podobnie jak i komora 1, w pewna ilosc palników 29, zasilanych ga¬ zem przez przewód 30. Palniki te rozmie¬ szczone sa równiez w ten sposób, iz plo¬ mien ich skierowany jest ku retortom 24.

Komory 7 i 25, odpowiadajace komo¬ rom piecowym 1 i 21, polaczone sa przewo¬ dem 31 w postaci wezownicy 32, odgrywa¬ jacej role chlodnicy. W tym celu wezow- nice 32 mozna umiescic pod natryskiem wodnym 33, z którego woda po oplókaniuwezownicy scieka do kadzi 34 % skad zostaje odprowadzana ponownie do chlodnicy. Wy¬ lot 35 wezownicy miesci sie w komorze 25, znajdujacej sie na czego gaz po opuszczeniu komory 7 prze¬ plywa przez komore 21, doprowadzona u- przednio pod dzialaniem chlodnicy 32, 33 do temperatury, w jakiej przebiega zada¬ na reakcja chemiczna.

Komora dolna 27, mieszczaca sie pod komora 21, jest zaopatrzona w przewód 36, który odprowadza do gazomierza gaz, do¬ plywajacy do komory 27. aparacie tym retorty 4 w komorze 1 sluza do wytwarzania gazu wodnego, po¬ zbawionego kwasu weglowego; w tym celu napelnia sie je koksem, który zapomoca palników 18 doprowadza sie do bialego za¬ ru. Temperaturaw tej komorze powinna do¬ chodzic co najmniej do 1200° C.

Retorty 24, umieszczone w komorze 21, sluza do zwiazania zapomoca wapna tlen¬ ku wegla, zawartego w gazie wodnym, wy¬ tworzonym w retortach 4 i wydzielenia wo¬ doru, wskutek rozkladu suchego wodoro¬ tlenku wapniowego. W tym celu retorty te napelnia sie, zgodnie z wynalazkiem, su¬ chym wodorotlenkiem wapnia, w postaci ziarnistej lub cial porowatych. W celu przy¬ gotowania tych ostatnich miesza sie wapno niegaszone z pewna iloscia wody, np. na 100 g wapnia bierze sie 200 do 250 g wody; mieszanine te miesza sie do wytworzenia z niej ciasta dosc sztywnego. Ciasto to u- mieszcza sie wreszcie w maszynie do wy¬ twarzania ziaren, a jeszcze lepiej niewiel¬ kich rurek o srednicy zewnetrznej okolo 10 do 15 mm i dlugosci, wynoszacej rów¬ niez oko?o 15 mm; w ten sposób powstaja brylki wydrazone, posiadajace wielka po¬ wierzchnie zewnetrzna i wewnetrzna; ziar¬ na te lub rurki suszy sie nastepnie w piecu ogrzewanym powietrzem cieplem, w celu nadania im dostatecznej sztywnosci, co u- mozliwia zaladowanie ich w retortach 24 w ten sposób, iz porowate brylki, utrzymu¬ jac sie wzajemnie, nie tamuja przeplywu gazu. Ziarna te lub brylki wydrazone i porowate umieszcza sie w retortach 24 i podtrzymuje sitami, tworzacemi dna tych ostatnich.

Otrzymywanie wodoru uskutecznia sie w sposób nastepujacy: ogrzewa sie retorty 4, jak to juz zaznaczono, do temperatury powyzej 1200° C, doprowadzajac w ten sposób koks w nich zawarty do bialego za¬ ru; jednoczesnie ogrzewa sie do tempera¬ tury okolo 400°—450° C retorty 24, które zawieraja ziarna lub brylki wydrazone i porowate, przygotowane z wapna w sposób opisany powyzej.

Po uszczelnieniu wszelkiego rodzaju po¬ laczen, uskutecznionem zapomoca wlasci¬ wego kitu, dla zapobiezenia przenikaniu po¬ wietrza do wnetrza aparatu, do komory 13 zapomoca przewodu 20 doprowadza sie strumien pary przegrzanej. Para ta, prze¬ plywajac przez retorty 4 zdolu do góry, daje gaz wodny, pozbawiony kwasu weglo¬ wego, a to dzieki wysokiej temperaturze, w jakiej zostaje wytworzony. Gaz ten gro¬ madzi sie w komorze 7 i przewodem 31 plynie przez wezownice 32, gdzie ochladza sie do temperatury okolo 400^—450° C.

Gaz wodny wreszcie przeplywa przez re¬ torty 24, a gazy nadól5 stykajac sie z ziar¬ nami lub brylkami wydrazonemi, znajduja- cemi sie w tych retortach.

W temperaturze wskazanej tlenek we¬ gla, znajdujacy sie w gazie wodnym, laczy sie z wapnem, uwalniajac czysty wodór za¬ warty w suchym wodorotlenku wapniowym, który uchodzi z retort do komory dolnej 27, skad prze^ przewód 36 gromadzi sie w gazomierzu, Reakcja przebiega wedlug wzoru: H2 + CO + Ca (OH)2 = Ca COs + ff4.

W ten sposób otrzymuje sie cztery ob¬ jetosci wodoru i weglan wapnia.

Nalezy zaznaczyc, ze w sposobie ni¬ niejszym osiaga sie nietylko scisle zetknie- — 3 —cia gazu wodnego z wapnem, które sluzy dc zwiazania tlenku wegla, a to dzieki ziar¬ nistej i porowatej budowie wapna* lecz po¬ nadto dzieki temu unika sie równiez calko¬ wicie zatykania sie aparatu,, Proces poza tern przebiega w sposób ciagly i jednocze¬ snie, przyczem dzieki wysokiej temperatu¬ rze niema obawy, aby w gazie wodnym, wytwarzanym w retortach 4, znajdujacych sie w pierwszej komorze pieca, mógl po¬ wstac kwas weglowy. Skoro aparat jest w biegu, mozna przerwac ogrzewanie re¬ tort 24, gdyz niezbedna temperatura o- trzymuje sie wskutek doplywu gazu wod¬ nego, posiadajacego temperature zadana po przejsciu chlodnicy 32—33.

Stosowanie wapna w postaci ziarn lub porowatych brylek nietylko, ze wyklucza zatykanie sie aparatu, lecz jednoczesnie pozwala regenerowac wapno, cc znacznie obniza koszty fabrykacji. Ponadto poro¬ watosc ziaren lub wydrazonych brylek po¬ zwala znacznie zmniejszyc uzyta do reak¬ cji ilosc wapna. ..Oszczednosc ta wynosi okolo 50% ilosci stosowanej obecnie.

Z a s t r zj e z e n i a patentowe. 1. Sposób ciagly wytwarzania wodoru w stanie czystym zapomoca pojedynczego zabiegu, znamienny tern, ze gaz wodny w celu pozbawienia go kwasu weglowego wy¬ twarza sie w temperaturze powyzej 1200° C i po ochlodzeniu go do temperatury okolo 400°—450° C przepuszcza przez suchy wo¬ dorotlenek wapniowy w postaci ziaren lub brylek wydrazonych i porowatych, o ob¬ szernej powierzchni zetkniecia* 2. Aparat do przeprowadzenia sposo¬ bu wedlug zastrz. 1, znamienny piecem o dwóch komorach, z których kazda zawiera szereg retort pionowych, ogrzewanych pal¬ nikami i majacych otwory górne w uszczel¬ nionych komorach, miedzy któremi jest wlaczona chlodnica, obnizajaca temperatu¬ re gazu, wytwarzanego w retortach pierw¬ szego procesu do temperatury, w jakiej ma przebiegac reakcja w retortach drugiego szeregu. 3. Aparat wedlug zastrz. 2, znamien¬ ny tern, ze dwa szeregi retort, umieszczone w komorach, ogrzewanych palnikami gazo- wemi, siegaja swemi wylotami górnemi do komór zamknietych szczelnie, a u dolu za¬ opatrzone sa w sita, podtrzymujace zawar¬ tosci retort, które to dna ze swej strony siegaja, do komór szczelnych, urzadzonych pod retortami i umozliwiajacych podsta¬ wianie wózków do przewozenia zawartosci kazdej z retort.

Jul es Hector de Graer.

Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy.• Do opisu patentowego Nr 2540. mmy//////////W>/M\ Jfy* Druk L. Boguslawskiego, Warszawa.