Способ очистки водорода от примеси кислорода

Союз СоветскихСоциалистическихреспублик ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 15.12,80 (2 ) 3217345/23-26 с присоединением заявки И С 01 В 3/54 Ркударстеаеый кекнтвт СССР в делам нзабретеннй н атхрытнй(72) Авторы изобретения Р,В. Джагацпанян, Ю.Г. Ляскин, А. ф.А. Айгинин, Б,А. Ильин и Б.И 9 Ф 4 ЩО 64. аждае,(7 итель 54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДО ОТ ПРИМЕСИ КИСЛОРОДА Изобретение относится к производтву чистого водорода, используемого в качестве восстановительного реагентахимической технологии, а также в ачестве восстановительной среды в техологии полупроводниковых приборов и т. п,родакания очистки водпутем пропусмбрану, выпощего палла вестен способ имеси кислороселективную из сплава сод нен- Цель изобретения упрощение про 10ий и цесса гидрирования.Поставленная цель достигается способом очистки водорода от примеси киовляет- лорода путем его гидрирования с образованием воды и последующим ее удалением15из реакционной зоны, в котором гидрированне осуществляют в две стадии подвоздействием коронного разряда постоянного тока, причем на первой стадии на. го электрод подают отрицательное напряжение, а на второй - положительное.Данный способ позволяет упроститьпроцесс гидрирования за счет исключениянеобходимости использования катализатосновным обходимдефицит енение проаллов.шлен- капитаванияных мев промвысоким ся н цесс Прим ном ловл та масшоженаибол ким к предлагаемому по ности и достигаемому ется способ очистки воеси кислорода путем его образованием воды в приее близй сущ явля т ехническрезультадорода огидрирова ержа13.недостаткомость использоных драгоцентого способаприводит к сутствии катализатора - алюминия при 400 оС с последующим удалением воды из реакционной зоны 123.Основными недостатками известного способа является многостадийность процесса, необходимость проведения его при высоких температурах и в присутствии катализатора,.3 94702 ра и соответственно стадии его регенерации, а также появляется возможность обработки водорода, содержащего корродирующие примеси, поскольку процесс можно проводить при низких температурах, при которых процессы коррозии аппа ратуры замедлены. Способ осушествляют в последовательно соединенных заземленных трубах из проводящего электричество материала, по оси каждой трубы натянут коронирующий электрод. В первой по ходу газа трубе на коронирующий электрод подают постоянное отрицательное напряжение, достаточное для поддержания коронного разряда, Образующиеся в результате коронного разряда ионы иниций уют реакцию гидрирования кислорода при температурах ниже 100 д С, в ходе которой 80-90% примеси кислорода превращается в воду. Далее газ пос-о тупает во вторую трубу, в которой на коронирующий электрод подается постоянное положительное напряжение, достаточное для поддержания коронного разряда.Во второй трубе происходит исчерпываю шее превращение кислорода в воду также при температурах ниже 100 оС. В отличие от общеизвестных представлений о реакции гидрирования кислорода впервые установлен отрицательный коэффициент этой реакции, когда она инициируется коронным разрядом как при положительном, так и прп отрицательном коронирующем электродах. Хотя рекомендуеО 35 мый интервал температур - это 20+100 С имеюшиеся данные позволяют предположить, что снижение температуры процесса до значений ниже 20 фС приведет к ускорению его. Указанная последовательностьао знаков коронирующих электродов диктуется следуюшими соображениями, При отрицательном коронируюшем электроде реакция гидрирования кислорода протекает быстрее, чем при положительном, но не до конца, Остаточная концентрация кислорода в первом случае по мере;,увеличения времени пребывания в зоне разряда после скачкообразного уменьшения медленно снижается до некоторого значения,50 отличного от нуля, В отличие от этого в разряде с положительным коронируюшим электродом остаточная концентрация кислорода уменьшается со временем пребы- вания с постоянной скоростью до нуля,55 Таким образом, при последовательном соединении реакционных зон в указанном порядке происходит наиболее экономичное использование электрической мощности 3 4и достигается полная очистка водородаот примеси кислорода,П р и м е р 1, Водород, содержащий3,3 об,% О, поступает с объемным рао.ходом 40 см/мин в реактор с отрицательным коронирующим электродом. Реактор представляет собой заземленную трубку .из нержавеющей стали с внутреннимдиаметром 7 мм, длиной 350 мм. По оситрубки натянута вольфрамовая нить диаметром 20 мкм, на которую подаются постоянное отрицательное напряжение 3,8 кВ.Трубка закреплена в стеклянном кожухе,снабженном спиралью для электрооботмрева. Объем реакционной эоны 13,5 см;средняя температура газа в реакционнойзоне 100 С. Выходящий из реактора газпоступает в аналогичный реактор с положительным коронирующим электродом, отличающийся от первого реактора тем, чтона коронирующий электрод подается положительное напряжение 4,0 кВ. Выходящий из второго реактора газ сушат вколонке с цеолитом СаХ и анализируютна содержание кислорода термокондуктометрическим методом. Анализ показывает,что при включении коронного разряда:только в первом реакторе на выходе схемы в газе содержится 0,4 об, % Опри включении же разряда в обоих реакторах кислород не обнаруживается в выходящем газе.П р и м е р 2. Водород, содержащий 1,0 об, % О, поступает с объемным рас ходом 80 см/мин в схему, описанную в первом примере, Режий обработки тот же. На выходе из первого реактора концентрация кислорода составляет 0,2 об. %, на выходе из второго реактора кислород в газе отсутствует. П р и м е р 3. Водород, содержащий 1;0 об, % О, поступает с объемным расходом 120 см /мин в схему, описанную в первом примере и отличающуюся тем, что обработка газа коронным разрядом в,обоих реакторах цроизводится при температуре 20 С, На выходе из первого реактора концентрация кислорода составляет 0,3 об. %, на выходе из второго реактора кислород в газе отсутствует,Во всех приведенных примерах использована предлагаемая последовательность знаков коронного разряда: сначала отрицательный, а затем положительный.Попытки применить обратную последовательность знаков приводят к неполной очистке водорода от кислорода, на выИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США % 3972695,кл. 55-188(В 01 Э 53/22), опублик. 1976,2. Заявка Японии Ж 53-90171,кл. В 01 0 53/14, 1978. (прототип), формула изобретени.я Способ очистки, водорода от примеси кислорода путем его гндрировання с образованием воды н последующим ее удаСоставитель Е. КорниенкоРедактор Н, Чубелко Техред М. Надь: Корректор Г. ОгаР Заказ 5509/31 Тираж 509 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1,13035, Москва, Ж, Раушсжая наб., д. 4/5филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 947023еходе из второго реактора оонаруживается лением из реакционной эоны, о т л и ч а остаточная концентрация кислорода от ю щ и й с я тем, что, о целью упро,1 до 0,3 об. %. щения процесса, гидрирование осуществИспользование предлагаемого спо- ляют в две стадии под воздействием кособа позволяет, упростить технологиюронного разряда постоянного тока, приочистки водорода от примесей кислорода чем на первой стадии на электрод подают вследствие исключения стадии регенера- отрицательное напряжение, а на втоции катализатора и необходимости его рой - положительное.использования в процессе гидрирования.