PL43864B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzy¬ mywania ciezkiego wodoru, zawartego w wo¬ dorze lub w mieszaninie gazów zawierajacych wodór, droga wymiany na wodór w wodzie.Wymiana ta jak wiadomo, przebiega zgodnie z nastepujacymi równaniami: D2 + HgO^ ^HD + HDO HD + H20« H2 + HDO H2 + I20« ~HD -i- HDO ——l.Jako katalizatory, przyspieszajace osiagnie¬ cie stanu równowagi, stosuje sie przede wszyst¬ kim metale grupy platyny, przy czym dotych¬ czas stosowano je w postaci czystych, koloidal¬ nych zawiesin w wodzie majacej brac udzial w reakcji, lub tez w postaci stalej, na nosni¬ kach. Te znane sposoby maja jednak szereg wad, a mianowicie, przy stosowaniu kataliza¬ tora w postaci wodnej zawiesiny, straty kata¬ lizatora sa tak znaczne, ze oplacalnosc proce¬ su staje sie watpliwa, zas katalizatory, w po¬ staci stalej wyczerpuja sie tak szybko, ze trze¬ ba je bardzo czesto wycofywac i regenerowac, a rozdzial fazy gazowej od cieklej jest w. tym przypadku tak zly, iz konieczne jest dodatko¬ we rozdzielanie faz, co w sumie czyni proces równiez nieekonomicznym.Wymienione wady mozna usunac zgodnie z wynalazkiem przez osadizianiie katalizatorów traa nosnikach o tak duzym rozdrobnieniu, ze umo¬ zliwia ono stosowanie metody ruchomego loza.Metoda ta polega jak wiadomo na tym, ze w ziarnistej warstwie/spoczywajacej na dnie w postaci sita, za pomoca strumienia gazu wznoszacego sie w góre zmniejsza sie wza¬ jemne tarcie ziaren tak, iz warstwa ta nabie¬ ra wlasciwosci cieczy i splywa w dól pod dzia* laniem wlasnego ciezaru. Jako nosnik katali¬ zatora moze byc zgodnie z wynalazkiem sto-sowany na przyklad zel krzemionkowy o wiel¬ kosci ziaren 0,1 — 10 mm, gdyz przy takim rozdrobnieniu mozjiwfe jest stosowanie metody ruchomego loza. Nosniki katalizatora powinny jednak wedlug wynalazku nie tylko umozliwiac stosowanie tej metody, ale rów¬ niez powinny miec zdolnosc wchlaniania wody bez równoczesnej utraty stanu zewnetrznej su¬ chosci i bez sklejania sie. W przypadku zelu krzemionkowego ilosci wody wchlanianej w tych warunkach wynosi 5 — 40%.Zgodnie z wynalazkiem reakcje prowadzi sie metoda ruchomego loza w odpowiednim, znanym urzadzeniu i w takich warunkach temperatu¬ ry i cisnienia, w których mozliwa jest wy¬ miana ciezkiego wodoru miedzy wodorem i wo¬ da. Wodór i obciazony woda nosnik katali¬ zatora przyspieszajacego reakcje prowadzi sie w przeciwpradzie. Podczas ruchu nosnika z gQ- ry ku dolowi po wielu, na przyklad po 40 doach, ustala sie stan równowagi mliiedzy dwo¬ ma skladnikami reakcji odnosnie zawartosci ciezkiego wodoru tak, ze przy wylocie nosnika z urzadzenia, zawartosc ciezkiego wodoru w wodzie jest najwieksza. Dla osiagniecia te¬ go stanu równowagi stosuje sie temperature do 300°C i cisnienie do 1000 atm., na przy¬ klad korzystnie prowadzi sie proces w tem¬ peraturze 20°C i cisnieniu 350 atm. Po wyjsciu nosnika z woda z urzadzenia, wode oddesty¬ lowuje sie z nosnika, który nastepnie moze byc ponownie obciazony woda i uzyty do re¬ akcji wymiany.Sposób wedlug wynalazku wyjasniony jest blizej w ponizszych przykladach.Przyklad I. Przez znane urzadzenie do prowadzenia reakcji katalitycznych metoda ru¬ chomego loza przepuszcza sie w ciagu 1 go¬ dziny 500 kg nosnika katalizatora przyspie¬ szajacego typu zelu krzemionkowego, o wiel¬ kosci ziaren 3 mm. Na nosniku osadzono w zna¬ ny sposób sól platyny w ilosci 2°/o i nastepnie obciazono nosnik 20%-ami wody. W przeciw¬ pradzie do nosnika prowadzi sie przez urza¬ dzenie wodór pod cisnieniem 350 atm w ilos¬ ci 20 kg na godzine, utrzymujac temperature 20°C. Proces prowadzi sie stosujac 40 den te¬ oretycznych. Podczas reakcji ustala sie rów¬ nowaga miedzy zawartoscia ciezkiego wodoru w wodorze i w wodzie, przy czym u wylotu nosnika z woda i katalizatorem z aparatury za¬ wartosc ciezkiego wodoru w wodzie osiaga ma¬ ksimum. Z nosnika, który przeszedl przez re¬ akcje, oddestylowuje sie wode wzbogacona w ciezki wodór, a nosnik ponownie obciaza sie woda i zawraca do procesu.Sposób wedlug wynalazku mozna równiez wykonywac przy zastosowaniu znanej meto¬ dy, zwanej metoda gpraco-zimna. Polega ona na prowadzeniu reakcji na przemian w kolum¬ nie zimnej i nastepnie w kolumnie goracej.Zamiast wodoru mozna tu takze stosowac mieszanine wodoru z azotem, na przyklad mie¬ szanine uzywana do syntezy amoniaku, to zna¬ czy zawierajaca 3 czesci objetosciowe wodoru na 1 czesc objetosciowa aadtu. Uzyskuje sde przy tym te korzysc, ze w kolumnie zimnej, na przyklad o temperaturze 10°C, wzbogaca sie wode w ciezki wodór, który nastepnie w ko¬ lumnie goracej oddawany jest do gazu. Po¬ miedzy tymi dwiema fazami procesu mozna wtedy odprowadzac mieszanine azotu z wodo¬ rem, wzbogacona w ciezki wodór.P r z y k la d II. Przez znane urzadzenie do prowadzenia reakcji katalitycznych metoda ru¬ chomego loza przepuszcza sie w ciagu 1 go¬ dziny 500 kg nosnika katalizatora przyspieszaja¬ cego, typu zelu krzemionkowego, o wielkosci ziaren 3 mm. Na nosniku osadzono w znany sposób sól platyny w ilosci 2%, a nastepnie obciazono 20%-ami wody. W przeciwpradzie do nosnika prowadzi sie przez urzadzenie mie¬ szanine wodoru z azotem, zawierajaca 3 czesci objetosciowe wodoru na 1 czesc objetosciowa azotu, w ilosci 20 kg na godzine. Reakcje pro¬ wadzi sie metoda goraco-zimna, przy czym temperatura stopnia zimnego wynosi 10°C, a stopnia goracego 300°C. Cisnienie w obu stopniach wynosi 350 atm. Reakcje w stopniu zimnym prowadzi sie na 40, a w stopniu gora¬ cym na 55 dnach teoretycznych. Nosnik z wo¬ da i katalizatorem przechodzi przez oba stop¬ nie w przeciwpradzie z mieszanina wodoru z azotem. W tym przypadku nosnik ma za zadanie tylko przenoszenie wody i katalizato¬ ra. W stopniu goracym ciezki wodór oddawa¬ ny jest przy udziale katalizatora z wody do gazu, podczas gdy w stopniu zimnym odwrot¬ nie — ciezki wodór oddawany jest z gazu do wody. Miedzy stopniami odprowadza sie gaz zawierajacy do 3ty© ciezkiego wodoru, pod¬ czas gdy nosnik z woda i katalizatorem do¬ prowadza sie do drugiego stopnia w obiegu.Przy tym sposobie pracy nie oddestylowuje sie wody z nosnika, gdyz gaz zabiera ciezki wo¬ dór z woda, a wiec zbedne jest odnawianie obciazenia nosnika woda. — 2 — PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania ciezkiego wodoru, zawartego w wodorze, droga wymiany na wodór w wodzie i przy uzyciu metody ru¬ chomego loza przy kierowaniu wody i wo¬ doru do reakcji w przeciwpradzie i z zasto¬ sowaniem katalizatora przyspieszajacego, znamienny tym, ze ziarnisty material, na przyklad zel krzemionkowy, bedacy nosni¬ kiem katalizatora, obciaza sie przez absor- bcje taka iloscia wody, iz ziarnka nosnika nie sklejaja sie i mozliwe jest stosowanie metody ruchomego loza, przy czym wodór i woda stykaja sie w temperaturze 10—200°C i pod cisnieniem 10—1000 atm.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wymiane ciezkiego wodoru miedzy wo¬ dorem i woda prowadzi sie na przemian w niskiej i wysokiej temperaturze, korzyst¬ nie w temperaturze 10—20°C oraz 130— —200 °C, przy jednakowym cisnieniu.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze wymiane ciezkiego wodoru miedzy wo¬ dorem i woda prowadzi sie w temperatu¬ rze do 280°C i pod cisnieniem do 1000 atm.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze zamiast wodoru stosuje sie mieszanine wodoru z azotem o skladzie takim, jaki uzywany jest do syntezy amoniaku. Victor Bayerl Zastepca: mgr inz. Jerzy Hanke rzecznik patentowy PL