Способ получения водорода

Способ получения водорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М 15629

Класс М4,-l

ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

- ° ОПИСАНИЕ способа получения водорода и азотоводородной смеси.I

К патенту Л. Ф. Фокина и А. A. Бари, заявленному 26 апреля 1927 года (заяв. свид. № 15032).

О выдаче патента опубликовано 30 июня 1930 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 30 июня 1930 года.

Ф

Предлагаемое изобретение касается способа получения водорода и,азотоводородной смеси, основанного на общеизвестном методе попеременного пропускания пара и восстановительного газа через контактную печь, наполненную кусками железа или другой контактной массой, и имеет целью возможно полное использование всех тепловых рессурсов отходящих газов, а также рациональное использование отработанного в контактной печи восстановительного газа. Часть получаемого по предлагаемому способу отработанного восстановительного газа, в количестве, приблизительно, 30 — 35%, т.-е. около 20% в пересчете на свежий газ, известным способом сжигается в регенераторе, служащем перегревателем для входящего в контактную печь пара, главная же масса газмв количестве, приблизительно, 60 — 65% непосредственно из печи направляется в газогенерагор, где окисленная часть его восстанавливается обратно (СΠ— СО; Х40 — .02).

Регенерированный таким образом газ

-снова поступает в работу, при чем для покрытия убыли газа в рабоч постоянно вводится небольшое количество свежего газа в количестве, приблизительно, 17 †2(о. Обычно, для возможно полного и спользования теплоты в регенераторах, является необходимость в увеличении их размеров. Чтобы избежать в этом случае увеличения потери газов и загрязнения водорода при смене периодов работы установки, регенераторы устанавливаются таким образом, что исключается зависимость продолжительности периодов работы в них (нагревания и отдачи тепла) от продолжительности периодов работы самой печи (рабочего и восстановительного). Благодаря этому число переключений регенератора может быть значительно уменьшено; например, при удлинении продолжительности периодов работы их до одного часа †чис переключений уменьшается в 6 — 12 раз по сравнению с числом переключений самой печи.

Весь процесс в целом изображен на прилагаемой схеме, представляющей вертикальный разрез всей установки.

Через контактную печь М, наполненную кусками восстановленных окислов железа, пропускают перегретый в пароперегревателе L водяной пЪр, который в печи восстанавливается до водорода раскаленным железом, окисляющимся, в свою очередь, в окислы железа. Полученный таким образом водород поступает через нагреваемый его теплом газоподогреватель N и очистительные устройетва (скруббвр О и поглотительный ящик P) в газгольдер В. Предварительное охлаждение водорода (в газоподогревателе) благоприятствует полноте удаления из него водяных паров и иных примесей. Получаемый в начале периода и богатый примесями водород может быть использован в качестве горючего.

Когда большая часть поверхности контактной массы окислилась, прекращают ток пара и через печь в обратном на- правлении пропускают нагретый в газоподогревателе E водяной газ, нагнетаемый из газгольдера 9 насосом Н и предварительно очищенный в поглотительном ящике Ж. Водяной газ восстанавливает окислы железа до металлического железа и, в свою очередь, частично окисляется в СО> и Í Î. Предварительный подогрев поступающего в печь газа (в газоподогревателе) благоприятствует этой эндотермической реакции и предотвращает местное остывание контактной массы. После восстановления поверхЙости железа, ток газа прекращают и возобновляют пропускание водяного пара.

Часть отработанного в печи газа постуиавт в паропврегреватель L, где сжигается в смеси с воздухом, подаваемым насосом E. Главная же масса газа направляется в газогенератор В, где С02 и На О (образовавшиеся в контактной печи) восстанавливаются раскаленным углем обратно в СО и 82. Для пополненияа убыли газа к нему при входе в газогенератор присоединяется водяной пар. По выходе из газогенератора водяной пар направляется через нагрвваемый его теплом экономайзер С парового котла А,и скруббер Э в газгольдер 9; Предварительное охлаждение газа в экономайзвре благоприятствует лучшей его очистке. Получающийся в начале периодов холодного дутья газ, разбавленный инертными примесями (ЖаСО ), как и газы, образующиевя в йериод горячего дутья, отводятся -из генератора по трубам Ь и с и могут быть йспользованы в качестве горючего (напр., в паровом котле А).

В период, когда в газогенераторе производится горячее дутье, отработанный в печи газ не может быть направлен в. газогенератор и, минуя последний, поступает в газгольдер G по схеме

М вЂ” С вЂ” З вЂ” 9, т.-е. не подвергаясь предваритеш но регенерации, При малой продолжительности периода горячего дутья по сравнении с периодом холодного дутья (напр., 1:4) это возможно, так как дает лишь незначительное разбавление свежего газа углекислотой. .Если подобное разбавление нежелательно, схема процесса должна быть несколько усложнена. В этом случае отработанный в печи газ полностью, т.-е. без сжигания части его в пароперегревателе, поступает для восстановления в газогенератор Л вЂ” В; в периоды жв горячего дутья в последнем, газ. после соответствующей очистки, поступает в особый газгольдер (не.указанный в схеме), из которого подается для сжигания в пароперегреватвль. В этот же газгольдер могут отводиться газы, получаемые в генераторе в начале периодов холодного дутья, а также водород, получаемыи в печи в начале рабочих периодов. Представляется также возможным отвод отработанного в печи газа, во время горячего дутья в газогенераторе, в другой газогенератор, в котором в это время происходит холодное дутье. Наконец, можно весь процесс срвгулировать таким образом, чтобы период горячего дутья газогенератора совпадал с рабочим периодом печи.

Использование отработанного в контактной печи восстановительного газа может быть произведено и другим способом. Весь отработанный газ полностью поступает для восстановления в газогенератор,31 — В, В этом случае для перегрева пара в паропервгрввателе L применяется свежий газ иди какое.-либо дру-гое горючее, при чем в последнем случае получается избыток газа,.требующий использования его на стороне. Подогрев входящего в контактную печь водяного газа может производиться не только вышеуказанным путем, т;в. теплом отходящего из печи водорода, но также теплом отходящего из контактной печи отработанного газа (по пути. в газогенератор), или же теплом выходящего из газогенератора свежего водяного rasa— вместо пропускания его через экономайзер.

Для получения смеси водорода с.азотом все вышеизложенное видоизменяется.лишь в том отношении, что в контактную печь,М пропускается не водяной пар, а смесь его с воздухом, или с азото-кислородной смесью, подаваемыми насосом E по трубе S. Кислород воздуха при этом связывается железом, а азот в смеси с полученным водородом обычным образом очищается и поступает л газгольдер R.

Другим вариантом получения смеси водорода с азотом является следующий способ. Полученный обычным путем в контактной печи водород направляется в пароперегреватель (не указанный в схеме), в котором частично сжигается в сме;си с воздухом или азото-кислородной смесью, подаваемыми насосом с тем расчетом, чтобы полученная смесь азота и водорода соответствовала .требуемому составу. Теплота сгорания водорода используется в пароперегревателе для перегрева пара, делая излишним сжигание в нем газа; подогрев входящего в печь М свежего газа производится в газоподогревателе N одним из вышеупомянутых способов.

Вышеописанный способ, согласно указанию авторов, имеет следующие преимущества по сравнению с существующими: а) расход восстановительного газа и, следовательно, расход угля в генераторе сокращается приблизительно иа 40 — 45 4, так как большая часть неокислившегося в печи газа возвращается снова в работу в виде свежего газа; окислившаяся же часть газа восстанз вливается в газогенераторе (чем, между прочим, устраняется разбавленность отработанного газа углекислотой и водяными парами) — и тоже возвращается в работу; б) расход свежего водяного пара в газогенераторе сводится к небольшой прибавке его ко входящему в газогенератор отработанному газу; в) накеяец, в виду того, что при данном способе расход газа почти не зависит от.количества его, прошедшего через печь, чак как .весь избыток из печи возвращается в газогенератор, является возможным неограниченно форсировать ток восстановительного газа. Этим дости-гается сокращение восстановительного периода печи, что при прочих равных

А. Ж условиях повышает производительность установки.

Предмет патента.

1. Способ получения водорода попеременным действием водяного пара и восстановительного газа на железо, отличающийся тем, что отработанный, после восстановления железа, газ регенерируют пропусканием его через газогенератор типа водяного газа, с цепью его повторного применения в качестве вос-, становителя для окислов железа.

2. Видоизменение способа по п. 1, отличающееся тем, что регенерации подвергают лишь часть отработанного восстановительного газа, а другую часть в невосстановленном виде присоединяют к восстановительному газу, направляемому в контактную печь.

3. Прием выполнения способа по п.п. 1 — 2, отличающийся тем, что выходящую из контактной печи в начале рабочих периодов пароводородную смесь собирают отдельно, с целью применения ее в качество горючего для перегрева водяного пара, направляемого в контактную печь.

4. Прием выполнения способа по п.п. 1 — 3, отличающийся тем, что водяной газ подогревают либо тейлом выходящего из контактной печи отработанного восстановительного газа, либо теплом выходящей из контактной печипароводородной смеси, либо теплом выходящего из газогенератора свежего восстановительного газа.

5. Видоизменение способа по п.п. 1 — 4, отличающееся тем, что к водяному пару, поступающему в контактную печь, добавляют воздух или азото-кислородную смесь, с целью получения водорода и азота.

6. Видоизменение способа по п.п. 1 — 4, отличающееся тем, что к пароводородной смеси, xroca4 ее выхода из контакт ной печи, добавляют воздух или азотокислородную смесь, с целью получения путем частичного сгорания водорода смеси азота и водорода, а выделяемым при этом теплом подогревают водяной пар, направляемый в контактную печь.