Спосіб одержання потоку водневмісного газу (варіанти) та спосіб одержання аміаку

1. Спосіб одержання потоку водневмісного газу, який включає стадії: a) вироблення водяної пари; b) введення у контакт у реакторі згаданої водяної пари із сумішшю розплавлених металів, що містить щонайменше приблизно 20 % (мас.) заліза, розчиненого у першому металі-розчиннику, так що принаймні частина згаданого заліза окиснюють до оксиду заліза та принаймні частину згаданої водяної пари відновлюють з утворенням с) відведення потоку водневмісного газу зі згадаводню; та ного реактора. 2 (19) 1 3 77668 4 12. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що згаменше приблизно 20% (мас.) згаданого першого даний потік водневмісного газу містить щонаймехімічно активного металу. нше приблизно 30% (об'єм.) газоподібного водню. 26. Спосіб за п. 18, де згаданий перший хімічно 13. Спосіб за п. 1, який додатково включає стадію активний метал вибирають із групи, що включає видалення води зі згаданого потоку водневмісного залізо, олово, вольфрам, германій, молібден, інгазу. дій, цинк, кобальт та сурму. 14. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зга27. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що дана стадія введення у контакт із водяною парою згаданим першим хімічно активним металом є завключає вдування водяної пари у згадану суміш лізо. розплавлених металів за допомогою верхньої за28. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згануреної фурми. дана суміш розплавлених металів додатково міс15. Спосіб за п. 1, який додатково включає стадію тить другий хімічно активний метал. введення у контакт згаданого оксиду заліза з від29. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згановником для відновлення згаданого оксиду заліза даний перший метал-розчинник вибраний із групи, до заліза. яку складають олово, мідь та нікель. 16. Спосіб за п. 1, який додатково включає стадію 30. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згадодання до згаданої суміші розплавлених металів даним металом-розчинником є олово. флюсу для прискорення утворення шару шлаку, 31. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згащо вкриває поверхню згаданої суміші розплавледана суміш розплавлених металів додатково місних металів. тить другий метал-розчинник. 17. Спосіб за п. 1, який додатково включає стадію 32. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згадодання до згаданої суміші розплавлених металів даний потік водневмісного газу містить щонаймефлюсу, вибраного із групи, яку складають SiO2, нше приблизно 30% (об'єм.) газоподібного водню. FeO, CaO, MgO, Na 2O, K 2O та їхні суміші, для при33. Спосіб за п. 18, який додатково включає стадію скорення утворення шару шлаку, що вкриває повидалення води зі згаданого потоку водневмісного верхню згаданої суміші розплавлених металів. газу. 18. Спосіб одержання потоку водневмісного газу, 34. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згаякий включає стадії: дана стадія введення у контакт із водяною парою a) вироблення водяної пари; включає вдування водяної пари у згадану суміш b) введення у контакт у реакторі згаданої водяної розплавлених металів за допомогою верхньої запари із сумішшю розплавлених металів, що міснуреної фурми. тить перший хімічно активний метал, розчинений у 35. Спосіб за п. 18, який додатково включає стадію першому металі-розчиннику, і має температуру відновлення згаданого першого оксиду металу до щонайменше приблизно 1100°С, так що принаймні згаданого хімічно активного металу. частину згаданого першого хімічно активного ме36. Спосіб за п. 18, який додатково включає стадію талу окиснюють до першого оксиду металу та додання до згаданої суміші розплавлених металів принаймні частину згаданої водяної пари відновфлюсу для прискорення утворення шару шлаку. люють з утворенням водню; та 37. Спосіб за п. 18, який додатково включає стадію с) відведення потоку водневмісного газу зі згададодання до згаданої суміші розплавлених металів ного реактора. флюсу, вибраного із групи, яку складають SiO2, 19. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згаFeO, CaO, MgO, Na 2O, K 2O та їхні суміші, для придана суміш розплавлених металів має температускорення утворення шару шлаку, що вкриває пору щонайменше приблизно 1134°С. верхню згаданої суміші розплавлених металів. 20. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що зга38. Спосіб одержання потоку водневмісного газу, дана суміш розплавлених металів протягом згадаякий включає стадії: ної стадії введення у контакт із водяною парою a) вироблення водяної пари; має температуру, нижчу за температур у плавленb) введення у контакт у реакторі згаданої водяної ня згаданого першого хімічно активного металу. пари із сумішшю розплавлених металів, що міс21. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згатить перший хімічно активний метал, розчинений у дана суміш розплавлених металів має температупершому металі-розчиннику, причому частинки, ру, не більшу за приблизно 1400°С. що містять хімічно активний метал, дисперговані у 22. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згацій суміші, так що принаймні частину першого хімідана суміш розплавлених металів протягом згадачно активного металу, розчиненого у згаданому ної стадії введення у контакт із водяною парою металі-розчиннику, окислюють до першого оксиду має температуру від приблизно 1200°С до приметалу та принаймні частину згаданої водяної близно 1300°С. пари відновлюють з утворенням водню; та 23. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згаc) відведення потоку водневмісного газу зі згададана суміш розплавлених металів містить щонайного реактора; менше приблизно 3% (мас.) згаданого першого причому згадані частинки, що містять хімічно актихімічно активного металу. вний метал, принаймні частково розчиняють у зга24. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згаданій суміші розплавлених металів під час окисдана суміш розплавлених металів містить щонайлювання згаданого першого хімічно активного менше приблизно 10% (мас.) згаданого першого металу. хімічно активного металу. 39. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що зга25. Спосіб за п. 18, який відрізняється тим, що згаданий перший хімічно активний метал вибраний із дана суміш розплавлених металів містить щонай 5 77668 6 групи, яку складають залізо, олово, вольфрам, 55. Спосіб за п. 54, який відрізняється тим, що згагерманій, молібден, індій, цинк, кобальт та сурма. дана суміш розплавлених металів протягом згада40. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що зганої стадії введення у контакт із водяною парою даним першим хімічно активним металом є залізо. має температур у приблизно 1134°С. 41. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що зга56. Спосіб за п. 54, який відрізняється тим, що згадана суміш розплавлених металів додатково місдана суміш розплавлених металів протягом згадатить другий хімічно активний метал. ної стадії введення у контакт із водяною парою 42. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що згамає температур у, не більшу за приблизно 1400°С. даний перший метал-розчинник вибраний із групи, 57. Спосіб за п. 54, який відрізняється тим, що яку складають олово, мідь та нікель. згадана суміш розплавлених металів протягом 43. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що згазгаданої стадії введення у контакт із водяною паданим першим металом-розчинником є олово. рою має температуру від приблизно 1200°С до 44. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що згаприблизно 1300°С. дана суміш розплавлених металів додатково міс58. Спосіб за п. 54, який відрізняється тим, що згатить другий метал-розчинник. дана суміш розплавлених металів містить щонай45. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що згаменше приблизно 3% (мас.) згаданого розплавледаним першим хімічно активним металом є залізо, ного заліза, розчиненого у згаданому а згаданим першим металом-розчинником є розплавленому олові. олово. 59. Спосіб за п. 54, який відрізняється тим, що зга46. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що згадана суміш розплавлених металів містить щонайдана суміш розплавлених металів насичена згадаменше приблизно 10% (мас.) розплавленого заліним першим хімічно активним металом. за, розчиненого у згаданому розплавленому олові. 47. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що зга60. Спосіб за п. 54, який відрізняється тим, що згадані частинки, що містять хімічно активний метал, дана стадія введення у контакт включає вдування є металевими частинками. водяної пари у згадану суміш розплавлених мета48. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що згалів за допомогою верхньої зануреної фурми. дана суміш розплавлених металів протягом згада61. Спосіб за п. 54, який відрізняється тим, що у ної стадії введення у контакт із водяною парою згаданій суміші розплавлених металів дисперговамає температуру від приблизно 895°С до приблині частинки, що містять залізо, і тим, що залізо зі зно 1134°С. згаданих частинок, що містять залізо, розчиняють 49. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що згау згаданій суміші розплавлених металів під час даний потік водневмісного газу містить щонаймереагування згаданої водяної пари зі згаданим рознше приблизно 30% (об'єм.) газоподібного водню. плавленим залізом. 50. Спосіб за п. 38, який відрізняється тим, що зга62. Спосіб за п. 61, який відрізняється тим, що згадана стадія введення у контакт із водяною парою дана суміш розплавлених металів протягом згадавключає вдування водяної пари у згадану суміш ної стадії введення у контакт із водяною парою розплавлених металів за допомогою верхньої замає температуру від приблизно 895°С до приблинуреної фурми. зно 1134°С. 51. Спосіб за п. 38, який додатково включає стадію 63. Спосіб за п. 54, який відрізняється тим, що згавведення у контакт згаданого першого оксиду меданий потік водневмісного газу містить щонайметалу з відновником для відновлення згаданого нше приблизно 30% (об'єм.) газоподібного водню. першого оксиду металу до згаданого першого хімі64. Спосіб за п. 54, який додатково включає стадію чно активного металу. видалення води зі згаданого потоку водневмісного 52. Спосіб за п. 38, який додатково включає стадію газу. додання до згаданої суміші розплавлених металів 65. Спосіб одержання потоку водневмісного газу, флюсу для прискорення утворення шару шлаку, який включає стадії: що вкриває поверхню згаданої суміші розплавлеа) введення у контакт у реакторі водяної пари із них металів. сумішшю розплавлених металів, що містить пер53. Спосіб за п. 38, який додатково включає стадію ший розплавлений хімічно активний метал, розчидодання у згадану суміш розплавлених металів нений у першому розплавленому металіфлюсу, вибраного із групи, яку складають SіО2, розчиннику, для окислення принаймні частини FeO, CaO, MgO, Na 2O, K 2O та їхні суміші, для призгаданого першого хімічно активного металу до скорення утворення шару шлаку, що вкриває попершого оксиду металу та утворення потоку водверхню згаданої суміші розплавлених металів. невмісного газу; 54. Спосіб одержання потоку водневмісного газу, b) відведення згаданого потоку водневмісного який включає стадії: газу; a) вироблення водяної пари; c) відновлення згаданого першого оксиду металу у b) введення у контакт у реакторі згаданої водяної згаданому реакторі до згаданого першого хімічно пари із сумішшю розплавлених металів, що місактивного металу шляхом вдування у згаданий тить розплавлене залізо, розчинене у розплавлереактор порошкоподібного вуглецю та кисневмісному олові, так що згадана водяна пара реагує зі ного газу. згаданим розплавленим залізом з утворенням во66. Спосіб за п. 65, який відрізняється тим, що згадню та оксиду заліза; та дана стадія відновлення включає вдування у згас) відведення потоку водневмісного газу зі згададаний реактор вугілля та кисневмісного газу. ного реактора. 67. Спосіб за п. 65, який відрізняється тим, що згадана стадія відновлення включає вдування у зга 7 77668 8 даний реактор вугілля та кисневмісного газу через FeO, CaO, MgO, Na 2O та К2О, для прискорення верхню занурену фурму. утворення згаданого шару шлаку. 68. Спосіб за п. 65, який відрізняється тим, що зга82. Спосіб одержання потоку водневмісного газу, даним першим хімічно активним металом є залізо. який включає стадії: 69. Спосіб за п. 65, який відрізняється тим, що a) вироблення водяної пари; згаданим першим металом-розчинником є олово. b) вдування згаданої водяної пари в уміщену в 70. Спосіб за п. 65, який відрізняється тим, що згареактор суміш розплавлених металів, що містить даним першим хімічно активним металом є залізо, перший розплавлений метал, розчинений у другоа згаданим металом - розчинником є олово. му розплавленому металі, так що згадана водяна 71. Спосіб за п. 65, який відрізняється тим, що згапара реагує зі згаданим першим розплавленим дана суміш розплавлених металів протягом згадаметалом з утворенням водню та першого оксиду ної стадії введення у контакт із водяною парою металу, густина якого є на щонайменше приблизмає температур у щонайменше приблизно 1134°С. но 10 % меншою за густин у згаданої суміші роз72. Спосіб за п. 65, який відрізняється тим, що згаплавлених металів, завдяки чому згаданий перший дана суміш розплавлених металів протягом згадаоксид металу підіймають у згаданій суміші розпланої стадії введення у контакт із водяною парою влених металів до шару шлаку, що вкриває повермає температуру від приблизно 1200°С до прихню згаданої суміші розплавлених металів; та близно 1300°С. с) відведення згаданого потоку водневмісного газу 73. Спосіб за п. 65, який відрізняється тим, що згазі згаданого реактора. дана стадія введення у контакт із водяною парою 83. Спосіб за п. 82, який відрізняється тим, що згавключає вдування водяної пари у згадану суміш даним першим розплавленим металом є залізо. розплавлених металів за допомогою верхньої за84. Спосіб за п. 82, який відрізняється тим, що згануреної фурми. даним другим розплавленим металом є олово. 74. Спосіб за п. 65, який додатково включає стадію 85. Спосіб за п. 82, який додатково включає стадії: додання до згаданої суміші розплавлених металів a) завершення згаданого вдування водяної пари; флюсу для прискорення утворення шару шлаку. та 75. Спосіб за п. 65, який додатково включає стаb) відновлення згаданого першого оксиду металу, дію додання до згаданої суміші розплавлених мещо міститься у згаданому шарі шлаку, до згаданоталів флюсу, вибраного із групи, яку складають го першого розплавленого металу, який знову розSiO2, FeO, CaO, MgO, Na 2O та К2 О, для прискочиняють у згаданій суміші розплавлених металів. рення утворення шару шлаку. 86. Спосіб обробки вугілля, який включає стадії: 76. Спосіб одержання потоку водневмісного газу, a) одержання потоку водневмісного газу за допоякий включає стадії: могою способу, що включає стадії: а) вироблення водяної пари; і) вироблення водяної пари; b) вдування згаданої водяної пари в уміщену в іі) вдування згаданої водяної пари в уміщену в реактор суміш розплавлених металів, що містить перший реактор суміш розплавлених металів, що розплавлене залізо, розчинене у розплавленому містить розплавлене залізо, розчинене у розплаволові, за умов, що забезпечують одержання потоленому олові, за умов, що забезпечують, окисленку водневмісного газу та шар у шлаку, що містить ня частини згаданого розплавленого заліза до оксид заліза, на поверхні згаданої суміші розплавоксиду заліза з утворенням потоку водневмісного лених металів; газу та c) відведення згаданого потоку водневмісного газу ііі) відведення згаданого потоку водневмісного газу зі згаданого реактора; зі згаданого першого реактора; d) припинення згаданого вдування водяної пари; b) введення у контакт згаданого потоку водневміста ного газу із порошкоподібним вугіллям у другому e) вдування у згаданий реактор джерела порошкореакторі при температурі щонайменше приблизно подібного вуглецю та кисневмісного газу для від700°С; та новлення згаданого оксиду заліза до металічного c) відведення потоку метанвмісного газу зі згадазаліза. ного другого реактора. 77. Спосіб за п. 76, який відрізняється тим, що зга87. Спосіб за п. 86, який додатково включає стадію дана суміш розплавлених металів має температувидалення коксу зі згаданого другого реактора. ру щонайменше приблизно 1134°С. 88. Спосіб за п. 86, який додатково включає стадію 78. Спосіб за п. 76, який відрізняється тим, що згавидалення коксу зі згаданого другого реактора та дана стадія вдування водяної пари включає вдувдування згаданого коксу у згаданий перший реаквання водяної пари за допомогою верхньої занутор для відновлення згаданого оксиду заліза до реної фурми. заліза. 79. Спосіб за п. 76, який відрізняється тим, що зга89. Спосіб одержання аміаку, що включає стадії: дана стадія вдування джерела вуглецю включає a) одержання потоку водневмісного газу за доповдування у згаданий реактор вугілля. могою способу, що включає стадії: 80. Спосіб за п. 76, який додатково включає стадію і) вироблення водяної пари; додання до згаданої суміші розплавлених металів іі) вдування згаданої водяної пари в уміщену в флюсу для прискорення утворення згаданого шару перший реактор суміш розплавлених металів, що шлаку. містить розплавлене залізо, розчинене у розплав81. Спосіб за п. 76, який додатково включає стадію леному олові, за умов, що забезпечують окислюдодання до згаданої суміші розплавлених металів вання частини згаданого розплавленого заліза до флюсу, вибраного із групи, яку складають SiO2, 9 77668 10 оксиду заліза з утворенням потоку водневмісного b) введення у контакт згаданого потоку водневмісгазу; та ного газу із потоком азотвмісного газу для утвоііі) відведення згаданого потоку водневмісного газу рення аміаку. зі згаданого першого реактора; та Цей винахід спрямовано на спосіб одержання газоподібного водню. Зокрема, цей винахід спрямовано на спосіб одержання газоподібного водню шляхом відновлення водяної пари, в якому водяну пару вводять у контакт із розплавленим металом з утворенням оксиду металу та потоку водневмісного газу. Після цього оксид металу може відновлюватись до металу для подальшого одержання газоподібного водню. Газоподібний водень може використовува тись для вироблення енергії та у різноманітних хімічних процесах, наприклад, для обробки вугілля та одержання аміаку. Водень (Н2) є цінним споживаним матеріалом та продуктом спеціального хімічного призначення, що є вирішальним для цілого ряду промислових процесів, у тому числі одержання аміаку та переробки нафти. На додаток до цього, водень може безпосередньо перетворюватись на електричну енергію у паливних елементах із коефіцієнтом корисної дії, що наближається до 80%. Вода є єдиним побічним продуктом перетворення водню у паливних елементах при повній відсутності викидів токсичних речовин. Завдяки цьому водень повсюдно розглядається як паливо майбутнього. Відомо, що газоподібний водень можна одержувати із сировини багатьох різних видів, наприклад, природного газу, біомаси або води за допомогою різних способів, у тому числі шляхом конверсії, газифікації або електролізу. Найпоширенішими способами є конверсія метану з водяною парою (SMR), газифікація вугілля, відновлення водяної пари, газифікація та піроліз біомаси і електроліз. Гадають, що конверсія метану з водяною парою є найбільш економічним та комерційно життєздатним способом одержання газоподібного водню, доступним на цей час. У способі конверсії метану з водяною парою (SMR), метан (СH4) реагує з водяною парою (Н2О) з утворенням потоку газу, що містить водень та монооксид вуглецю (СО). Сировиною є, як правило, природний газ, і ціна природного газу становить значну частину загальної собівартості продукції. Зі способом конверсії метану з водяною парою пов'язуються щонайменше дві головні труднощі. Однією з них є залежність собівартості водню від ціни природного газу. Ціна природного газу є вельми непостійною унаслідок коливань співвідношення попиту/пропозиції, які, як гадають, залишаться й у майбутньому. По-друге, водень, вироблений за допомогою способу конверсії метану з водяною парою, є змішаним зі значною кількістю оксидів вуглецю, які можуть бути лише частково видалені шляхом вологого очищення газу або адсорбції при різниці тисків, обидва з яких є дорогими. Оксиди вуглецю, що залишаються у водні, який одержують за допомогою способу конверсії метану з водяною парою, є вкрай шкідливими для каталізаторів, що використовуються у паливних елементах та у способі одержання аміаку (NH3) із водню. Одержання водню шляхом газифікації вугілля є ще однією промислово визнаною технологією, однак цей спосіб є економічно конкурентоспроможним лише за умови гранично дорогого природного газу. За способом газифікації вугілля для одержання водневмісного газу у реакторі для газифікації вугілля використовують водяну пару та кисень (О2). У цьому разі водень високого рівня чистоти отримують із синтез-газу шляхом реакції зміни співвідношення оксиду вуглецю та водню у водяному газі з подальшим видаленням діоксиду вуглецю (СО2) шля хом адсорбції при різниці тисків або вологого очищення газу. Домішки, наприклад, гази, що утворюють кислоти, також повинні відділятись від водню. Водень можна також одержувати шля хом газифікації інших вуглеводнів, наприклад, залишкового масла, що одержують під час перегонки або крекінгу нафт. У способі відновлення водяної пари вдаються до окиснення металу для видалення кисню з водяної пари (тобто відновлення водяної пари), з утворенням, тим самим, газоподібного водню. Ця реакція ілюструється Рівнянням 1. (1) хМе+уН 2О®Ме хОу+уН2 Для завершення циклу у двостадійному способі відновлення водяної пари, оксид металу повинен знову бути відновленим до металу за допомогою відновника. Наприклад, монооксид вуглецю (СО) має спорідненість до кисню, яка є подібною до спорідненості до кисню, яку має водень, і вони є однаковими при температурі приблизно 812°С. При температурах, які перевищують приблизно 812°С, CO має більшу спорідненість до кисню, аніж водень. Таким чином, якщо CO має спорідненість до кисню, яка перевищує спорідненість до кисню, яку має метал у стані рівноваги, у такому разі CO буде знову відновлювати оксид Рівняння 1 до металу. (2) Ме хО у+уСО®хМе+уСО2 У загальному плані, функція пари метал/оксид металу полягає у перенесенні кисню з потоку у відновний газ (СО) без надання можливості контактування водяній парі/водню стадії одержання водню з монооксидом вуглецю/діоксидом вуглецю стадії відновлення оксиду металу. Під час здійснення згаданого процесу у цілому, метал та оксид металу не витрачаються. Парціальний тиск кисню (pO2) пов'язується з використовуваним матеріалом, за допомогою якого метал може окиснюватись (наприклад, водяною парою) і оксид може відновлюватись (наприклад, СО). Відповідним математичним виразом є рН2О/рН2, і він є пропорційним до парціального 11 77668 12 тиску кисню. Крім того, еквівалентною та обернено ри/окиснювання заліза є чистий водень, вюстит пов'язаною кількістю є частка водню, що виража(FeO) та/або магнетит (Ре3О4). Для відновлення ється таким чином: металу монооксид вуглецю або вуглець захоплює кисень з оксиду заліза з утворенням металічного заліза та монооксиду вуглецю або діоксиду вуглерН2 (3) цю (СО2). (рН2 + рН2О ) У ранні роки одержання водню ці дві стадії здійснювали у різних місцях. Головними ціновими Певні метали інтенсивно реагують із водою з складовими у разі одержання водню за цим сповивільненням водню. Прикладами таких металів є: собом є ціна заліза, яке використовують, мінус літій (Li), натрій (Na), калій (K), рубідій (Rb), цезій ціна одержаного оксиду заліза та ціна одержання (Cs), францій (Fr), берилій (Be), магній (Mg), кальнадлишкової водяної пари, що є необхідною для цій (Са), стронцій (Sr), барій (Ва), радій (Ra), алюспонукання реакції (функція температури). Згадана міній (АI), кремній (Si), фосфор (Р), титан (Ті), ваціна зменшувалась зиском, який забезпечувався надій (V), хром (Сr), марганець (Μn), ітрій (Υ), використанням надлишкової енергії, що одержуцирконій (Zr), ніобій (Nb), лантан (La), гафній (Hf), вали з водяної пари. Існують численні приклади з тантал (Та) та галій (Ga). Парціальний тиск кисню історії застосування вищезгаданого способу. у стані рівноваги з цими металами разом з їхніми У патенті США №1,345,905 на ім'я Еббот оксидами є надзвичайно низьким. Після утворення (Abbot) розкривають одержання водню з водяної оксидів вони не можуть бути знову ефективно відпари шляхом окиснювання заліза з використанням новлені до металу монооксидом вуглецю. І, навпачисленних реакторів. У конфігурації з чотирма реки, існує інша гр упа металів, які утворюють незнаакторами один реактор використовують для окисчні кількості водню у разі реагування з водою. нювання заліза (одержання водню), два викорисПрикладами цих металів є: нікель (Ni), мідь (Сu), товують для відновлення оксиду заліза і четвертий рутеній (Ru), родій (Rh), паладій (Pd), срібло (Ag), використовують для попереднього нагрівання реакадмій (Cd), реній (Re), осмій (Os), іридій (Іr), плагентів. Потоки газів можуть переключатись між тина (Pt), золото (Аu), ртуть (Hg), свинець (Рb), реакторами для безперервного одержання водню. вісмут (Ві), селен (Se) та телур (Те). Парціальний У патенті США №4,343,624 на ім'я Белк (Belke) тиск кисню у стані рівноваги з цими металами рарозкривають 3-стадійний спосіб та апарат для зом з їхніми оксидами є доволі високим. Згадані одержання водню із застосуванням відновлення оксиди, таким чином, можуть легко відновлюваводяної пари як джерела водню. На першій стадії тись монооксидом вуглецю. із сировини, наприклад, вугілля, одержують низьМіж двома вищезгаданими групами металів є кокалорійний газ, що містить водень та монооксид інші метали, які відрізняються спорідненістю до вуглецю. Після цього низькокалорійний газ на друкисню, яка є приблизно такою самою, що і спорідгій стадії вступає до реакції з магнетитом з утвоненість до кисню, яку має водень. Цю проміжну ренням заліза, діоксиду вуглецю та водяної пари. груп у металів складають: германій (Ge), залізо Водяна пара та залізо реагують на третій стадії з (Fe), цинк (Zn), вольфрам (W), молібден (Мо), індій утворенням газоподібного водню та магнетиту. (In), олово (Sn), кобальт (Со) та сурма (Sb). Ці Описано, що магнетит може повертатись на другу елементи належать до числа тих, що легко утвостадію для використання у реакції відновлення, рюють водень із водяної пари, причому оксид, що наприклад, шляхом безперервного повертання одержують, може відновлюватись монооксидом магнетиту у реактор другої стадії через подавальвуглецю. Тобто ці метали мають таку споріднений трубопровід. Щонайменше одна зі стадій відність до кисню, при якій їхній рівноважний бувається у ротаційному реакторі з псевдозріджерН2О/рН2 є достатньо низьким для практичної ним шаром. придатності для одержання водню, і, разом з цим, У патенті США №4,555,249 на ім'я Ліз (Leas) оксид металу легко відновлюється вуглецем при розкривають установку для фракціонування газу, нормальних пірометалургійних температурах (наяка містить реактивний порошок, наприклад, сплав приклад, приблизно 1200°С). Ці метали у цьому заліза, що має значну різницю маси між відновлеописі називають хімічно активними металами у ною та окисненою формами. Згадана установка значенні того, що сам цей метал може окиснювамає дві зони для розміщення реактивного пороштись водяною парою, і оксид цього металу може ку, а саме зону окиснювання та зону відновлення, відновлюватись монооксидом вуглецю. де газоподібний водень добувають із зони окиснюСпосіб відновлення водяної пари/окиснювання вання. У разі перетворення реактивного порошку з заліза був головним промисловим способом одерокисненої на відновлену форму, маса цього порожання водню впродовж 19-го та на початку 20-го шку збільшується, і ця зміна маси використовуєтьсторіччя. При підвищених температурах залізо ся для переміщення відновленого порошку у зону видаляє кисень із води з одержанням чистого воокиснення з одночасним переміщенням окисненодню. го порошку у зону відновлення. (4) 3Fe+4H2O®Fe3O4+4H2 У [статті "Н2 from Biosyngas via Iron Reduction Для забезпечення максимального рівня одерand Oxidation") (Строе (Straus) та інші)], розкриважання водню з наданої кількості заліза необхідним ють спосіб одержання водню з біосингазу, відомоє надлишок води. Після одержання водню, надлиго як Biosyngas. Біосингаз, що містить H2, CO, H2O шкова кількість води конденсується з утворенням та СО2 із мікроконцентраціями N2 та СH4, викориспотоку незабрудненого газоподібного водню. Протовують для відновлення магнетиту до заліза. Пісдуктами реакції процесу відновлення водяної паля цього згадане залізо охолоджують і вносять у 13 77668 14 генератор газоподібного водню, де залізо контакнення металу водяною парою. Серед речовин, які тує з водяною парою з утворенням водню шляхом використовувались як проміжні хімічні сполуки відновлення водяної пари. Потім оксид заліза охо(наприклад, пари метал/оксид металу), були чисті лоджують і повертають у реактор для відновлення тверді речовини, наприклад, залізо, вюстит (FeO), оксиду металу для реагування з біосингазом. діоксид вольфраму (WO2), молібден та германій; Недоліками способу відновлення водяної пари чисті рідини, наприклад олово та індій; та розчиз використанням заліза є те, що наслідком реакції нені рідини, наприклад, олово, індій, германій, твердого заліза з водяною парою є утворення окцинк та залізо, де термін "розчинені" означає, що сидного шару, який інгібує процес одержання допроміжна хімічна сполука присутня з активністю, даткової кількості водяної пари унаслідок реагуменшою за питому. Ефект використання розчиневання із залізом під оксидним шаром і, тим самим, ної рідини полягає у тому, що парціальний тиск швидкість реакції обмежується швидкістю газової кисню збільшується (тобто частка водню зменшудифузії через оксидний шар. Крім того, швидкість ється), і одержують меншу кількість водню. Еріксон реакції залежить від площі поверхні заліза, достурозкриває, що придатні розчинники для розчинепної для реакції. Висока площа поверхні, однак, них рідин можуть вибиратись з-посеред одного прирівнюється до невеликого розміру частинок, а або декількох хімічно неактивних металів, які маспосіб одержання частинок малого розміру є дороють високий парціальний тиск кисню, наприклад, гим. На додаток до цього, існують труднощі, пов'яміді, свинцю та нікелю. Розкривається також те, зані з відновленням оксиду заліза. Один зі спосощо олово, хімічно активний метал, може викорисбів відновлення оксиду заліза включає плавлення товуватись як розчинник для індію. оксиду і, тим самим, має недолік, що полягає у У разі утворення водню з використанням олозастосуванні високої температури унаслідок висова за способом відновлення водяної пари, перша кої температури плавлення заліза (1538°С). За реакція виглядає так: іншим способом оксид заліза відновлюється до (5) Sn+2H2O®SnO2+2H2 металу у твердому стані за допомогою вуглецю Для забезпечення прийнятних кінетичних умов та/або відновного газу. Останній згаданий спосіб, для проходження вищенаведеної реакції, необхідоднак, є неефективним та важким із кінетичної ною є температура, яка перевищує приблизно точки зору. За виключенням відновлення у твер900°С; олово при цій температурі є рідиною дому стані, на кожну одержану тону водню з одно(Тm=232°С). Для проходження реакції за таких виго реактора (окиснювання металу) у інший (відносоких температур закони термодинаміки обумоввлення металу) треба фізично перенести як люють необхідність застосування великих надлимінімум 20,8т заліза та 28,7т магнетиту. шкових об'ємів водяної пари. Потреба у великих У способах відновлення водяної пари викориснадлишкових кількостях водяної пари створює товували інші метали, окрім заліза. У патенті США цілий ряд проблем. Для того, щоб процес був рен№1,050,902 на ім'я Акер (Acker) розкривають витабельним, необхідно регенерувати тепло, у тому користання олова або цинку у способі відновлення числі теплоту випарювання води для одержання водяної пари для утворення водню і регенерації водяної пари. З технічної точки зору, більша часметалу шляхом відновлення оксиду металу вугілтина регенерації тепла є можливою, хоча це і полям. требує додаткових капіталовкладень. Крім того, Патент США №3,821,362 на ім'я Спесіл великі надлишкові об'єми водяної пари повинні (Spacil) ілюструє використання Sn/SnO2 для утвофізично контактувати з оловом, наприклад, шлярення водню. Розплавлене олово розпилюють та хом барботування рідкого олова. Практично, такий вводять у контакт з водяною парою з утворенням контакт є можливим лише у тому разі, коли водяна SnO2 та газоподібного водню. Після цього SnO2 пара і реактор знаходяться під значним тиском і, вводять у контакт із генераторним газом, що місвзагалі, процеси, які відбуваються під дуже висотить Н 2, N2 та CO, який одержують шляхом ввеким тиском, є достатньо дорогими. дення у контакт порошкоподібного вугілля з повітНаприклад, для одержання однієї тони водню, рям. SnO2 відновлюють до рідкого олова, яке після 8,94т водяної пари повинні прореагувати з 29,4т цього знову перемішують у перший реактор. Подіолова (стехіометричні розрахунки). Окрім того, для бний спосіб одержання водню ілюструється у паодержання однієї тони водню при температурі тенті США №3,979,505 на ім'я Сейцер (Seitzer). 900°С, для задоволення термодинамічних вимог У патентах США №4,310,503 та №4,216,199 на необхідно мати 35,7т водяної пари. Якщо цю загаім'я Еріксон (Erickson) розкривають всебічне дольну необхідну кількість водяної пари (44,6т) прослідження потенціалу олова щодо виконання ролі пускати через стехіометричну кількість олова під носія кисню від водяної пари до діоксиду вуглецю. атмосферним тиском, швидкість водяної пари чеПродовженням цієї роботи є також [стаття Еріксорез простір, який за інших умов був би зайнятий на "Hydrogen from Coal via Tin Redox"], яка була оловом, повинна перевищувати 100м/с. Це дає підготована для Бюро винаходів, пов'язаних з ененомінальний час перебування матеріалу в устаноргією (Office of Energy Related Inventions) Міністервці менше за 1/100с. Навіть якщо тиск у системі ства енергетики США (лютий 1981). збільшити до 100ат (9,8МПа), для досягнення реаЕріксон повідомляє, що вихід водню, який кцією рівноважного стану залишається лише 0,85с. одержують із наданої кількості вуглецевої відновМоже використовува тись кількість олова з перелюваної суміші, може бути збільшеним завдяки вищенням стехіометричної потреби, і наслідком використанню багатостадійного способу, де послібільшої маси (більшого об'єму) олова стане збільдовні стадії виконують у порядку підвищення рівшення номінального часу перебування матеріалу новажного відношення рН2/рН2О для реакції окисв установці. Цей варіант підвищення номінального 15 77668 16 часу перебування матеріалу в установці є, однак, плавлених металів у реакторі, де частинки, що дорогим, оскільки збільшується розмір оловомістять хімічно активний метал, дисперговані у парового реактора і зростає необхідна кількість суміші розплавлених металів. Частинки, що місолова. тять хімічно активний метал, у варіанті, якому відТаким чином, залишається потреба у способі дається перевага, постачають додаткову кількість одержання водню, який є технічно обгрунтованим хімічно активного металу у суміш розплавлених та економічно життєздатним. Технічно життєздатметалів, у міру того як згаданий хімічно активний ними є обидва способи, тобто як спосіб із викорисметал окиснюється водяною парою. танням водяної пари/заліза, так і спосіб із викорисЗа іншим варіантом здійснення надається спотанням водяної пари/олова. Жоден з них, однак, сіб одержання потоку водневмісного газу, який не задовольняє вимоги щодо економічної життєвключає стадії введення у контакт водяної пари із здатності. Спосіб із використанням водяної пасумішшю розплавлених металів у реакторі, де згари/заліза є незадовільним, оскільки: (1) одержання дана суміш розплавлених металів містить хімічно водню регулюється дифузією; (2) вартість переміактивний метал, розчинений у металі-розчиннику. щення металу є високою; та (3) труднощі (ціна) Згаданий хімічно активний метал окиснюється вовідновлення заліза є високими. Спосіб із викорисдяною парою до оксиду металу. Після цього згатанням водяної пари/олова не задовольняє умоданий оксид металу знову відновлюється у реаквам економічної життєздатності у зв'язку з поганиторі до хімічно активного металу. ми кінетичними характеристиками при низьких Потік водневмісного газу, який одержують у температурах (нижче за приблизно 800°С) та повідповідності до вищенаведеного, може викорисганими термодинамічними характеристиками при товуватись у різноманітних процесах і, зокрема, є вищи х температурах. Наслідком поганих термодипридатним для обробки вуглецевмісних речовин, намічних характеристик є необхідність переміщеннаприклад, вугілля або відходів, а також для оденя через розплавлений метал великих об'ємів воржання хімічних речовин, наприклад, аміаку. дяної пари, що збільшує тр уднощі, пов'язані із Фіг.1 ілюструє діаграму фазової рівноваги попрактичним втіленням згаданого способу, та його двійної системи для суміші металів олово-залізо, ціну. Унаслідок цих та інших факторів, автори цьояка є корисною відповідно до цього винаходу. го винаходу не знають про існування промисловоФіг.2 ілюструє швидкість одержання водню як го устатк ування, на якому б відбувалось практичне функцію вмісту заліза у реакторі відповідно до здійснення способу відновлення водяної пари, варіанта здійснення цього винаходу. незважаючи на високу потребу у газоподібному Фіг.3 ілюструє швидкість одержання водню як водні. функцію вмісту заліза та температури реакції відЗа одним із варіантів здійснення цього винаповідно до варіанта здійснення цього винаходу. ходу надається спосіб одержання потоку водневФіг.4 ілюструє роботу реактора у режимі відмісного газу. Згаданий спосіб включає стадії вироновлення водяної пари відповідно до варіанта блення водяної пари та введення у контакт здійснення цього винаходу. згаданої водяної пари із сумішшю розплавлених Фіг.5 ілюструє роботу реактора у режимі відметалів, яка містить щонайменше приблизно 20% новлення оксиду металу відповідно до варіанта (мас.) заліза, розчиненого у металі-розчиннику, так здійснення цього винаходу. що принаймні частина заліза окиснюється з утвоФіг.6 ілюструє схему послідовності операцій ренням оксиду металу та принаймні частина водядля безперервного вироблення водню відповідно ної пари відновлюється з утворенням потоку воддо варіанта здійснення цього винаходу. невмісного газу. За варіантом, якому віддається Фіг.7 ілюструє схему послідовності операцій перевага, металом-розчинником є олово. Завдяки для обробки вугілля або іншої сировини, що місконтактуванню водяної пари Із залізом, розчинетить органічну речовину, відповідно до варіанта ним у металі-розчиннику, зменшується кількість здійснення цього винаходу. проблем, пов'язаних із термодинамічними та кінеФіг.8 ілюструє схему послідовності операцій тичними обмеженнями, властивими відомим сподля одержання аміаку відповідно до варіанта здійсобам відновлення водяної пари. снення цього винаходу. За іншим варіантом здійснення надається споЗа цим винаходом газоподібний водень (Н2) сіб одержання водневмісного газу, в якому водяну одержують шляхом введення у контакт водяної пару одержують та витримують у контакті із суміпари (Н2О) із сумішшю розплавлених металів, яка шшю розплавлених металів при температурі щомістить принаймні перший хімічно активний метал, найменше приблизно 1100°С. Згадана суміш розпринаймні частково розчинений у щонайменше плавлених металів містить хімічно активний одному металі-розчиннику. Згаданий металметал, розчинений у металі-розчиннику, причому розчинник може також бути здатним до реагування згаданий хімічно активний метал окиснюється і з водяною парою, однак він є, за визначенням, водяна пара відновлюється з утворенням водню. менш здатним до реагування з водяною парою, Застосування температур на рівні щонайменше аніж хімічно активний метал. Таким чином, кисень приблизно 1100°С для суміші розплавлених метаіз водяної пари, за варіантом, якому віддається лів забезпечує можливість одержання водню за перевага, реагує з хімічно активним металом з сприятливих термодинамічних та кінетичних умов. окисненням згаданого хімічно активного металу до За ще іншим варіантом здійснення надається оксиду металу та відновленням частини водяної спосіб одержання потоку водневмісного газу, який пари з утворенням потоку водневмісного газу, і включає стадії вироблення водяної пари, введення який також містить надлишок водяної пари. За у контакт згаданої водяної пари із сумішшю розваріантом здійснення цього винаходу, якому від 17 77668 18 дається перевага, одержання водню відбувається лів може містити більше одного металудоти, доки концентрація розчиненого хімічно актирозчинника. Метал-розчинник не повинен належавного металу у суміші розплавлених металів не ти до ти х металів, де парціальний тиск кисню у зменшується до мінімальної концентрації, яка вистані рівноваги разом із металом та оксидом мезначається економічними міркуваннями, і на цьому талу є надзвичайно низьким. етапі припиняється вдування водяної пари. Після За варіантом, якому віддається перевага, мецього до реактора вводять відновник за умов інтетал-розчинник повинен: (1) об'єднуватись із хімічнсивного перемішування, наприклад, завдяки вино активним металом у рідкому стані у діапазоні користанню верхньої зануреної фурми. За цих температур від 400°С до 1300°С; (2) мати дуже умов оксид металу хімічно відновлюється до хімічнизький тиск пари у згаданому діапазоні темперано активного металу, який знову розчиняється у тур; та (3) мати здатність до утримування хімічно суміші розплавлених металів. Шляхом переклюактивного металу у розчині. За варіантом здійсчення потоку водяної пари та відновника між двонення цього винаходу, якому віддається перевага, ма або декількома реакторами, водень може визгаданим металом-розчинником є олово і, за одроблятись по суті безперервно. Спосіб за цим ним із варіантів здійснення, метал-розчинник яввинаходом надає значні переваги над відомими ляє собою по суті олово. Однак суміш розплавлеспособами відновлення водяної пари. них металів може включати також додаткові Для започаткування одержання водню водяну метали-розчинники, зокрема, мідь та нікель. пару вводять у контакт із сумішшю розплавлених Суміш розплавлених металів, якій віддається металів, яка містить принаймні перший хімічно особлива перевага, для відновлення водяної пари активний метал та принаймні перший металза цим винаходом містить залізо як хімічно активрозчинник. Згаданий хімічно активний метал є, за ний метал та олово як метал-розчинник. Залізо визначенням, більше здатним до реагування із має високу розчинність у розплавленому олові за водяною парою, аніж згаданий метал-розчинник. підвищених температур, і температура плавлення Хімічно активний метал за варіантом, якому віддазгаданої суміші є значно нижчою за температуру ється перевага, має спорідненість до кисню, яка є плавлення чистого заліза (1538°С). Хоча олово подібною до спорідненості до кисню, яку має вотакож є здатним до реагування із водяною парою, день, і реагує із водяною парою з утворенням оквоно є менш реакційноздатним, аніж залізо. сиду металу. Хімічно активний метал може, наприУнаслідок термодинамічних вимог реакції відклад, вибиратись із групи металів, що включає новлення водяної пари з утворенням газоподібногерманій (Ge), залізо (Fe), цинк (Zn), вольфрам го водню потребують надлишку водяної пари над (W), молібден (Мо), індій (In), олово (Sn), кобальт стехіометричною потребою. Загальна потреба у (Со) та сурму (Sb). Суміш розплавлених металів водяній парі (відношення маси потрібної водяної може містити один або декілька реакційно активпари до маси одержаного водню) для заліза є знаних металів. Згаданий реакційно активний метал, чно меншою, аніж для олова за усіх температур, і за варіантом, якому віддається перевага, повинен: залізо буде переважно окиснюватись у суміші роз(1) бути розчинним у металі(-ах)-розчиннику(-ах); плавлених металів. Не бажаючи зв'язувати себе (2) мати дуже низький тиск пари при температурі(жодною теорією, гадають, що деяка частина хімічах) окиснення/відновлення; та (3) утворювати один но активного олова окиснюється до оксиду олова, або декілька оксидів у разі реагування з водяною однак негайно відновлюється до олова: парою, яка також має дуже низький тиск пари при (6) 2Н2О+Sn®SnO2+2Н2 температурі(-ах) окиснення/відновлення. Хімічно (7) SnO2+2Fe®2FeO+Sn активним металом, якому віддається особлива Результуюча: (8) 2Н2О+Fe®FeO+2H2 перевага, за цим винаходом є залізо і, відповідно Термодинамічна потреба у водяній парі для до одного із варіантів здійснення, хімічно активний олова при температурі 660°С дорівнює приблизно метал у суміші розплавлених металів являє собою термодинамічній потребі у водяній парі для заліза по суті залізо. при температурі 1200°С. Однак одержання водню Згаданий хімічно активний метал принаймні з використанням олова у ролі хімічно активного частково розчиняється у другому металі або суміметалу при температурі 660°С є практично невиші металів. Той метал, у якому розчиняється хімічправданим, оскільки кінетичні характеристики но активний метал, у цьому описі називають мета(тобто швидкість проходження реакції) є дуже нилом-розчинником. Згаданий метал-розчинник зькими, внаслідок чого виникає потреба у дуже може також бути здатним до реагування із водятривалому часі перебування матеріалу в установці ною парою. У цьому разі його можна вибирати із (тобто період часу, впродовж якого водяна пара групи хімічно активних металів, яку було розкрито контактує з оловом). вище, за умови, що метал-розчинник є менш реакПри температурі 1200°С кінетичні характерисційноздатним, аніж хімічно активний метал. За тики як для олова, так і для заліза є надзвичайно альтернативним варіантом метал-розчинник може добрими. Потреба у водяній парі для олова, однак, вибиратись з-посеред металів, де парціальний є набагато більшою, аніж для заліза. За цим винатиск кисню (рО2) у стані рівноваги разом із метаходом час контактування водяної пари з хімічно лом та оксидами є відносно високим. До таких меактивним металом збільшується завдяки використалів належить нікель (Ni), мідь (Сu), рутеній (Ru), танню металу-розчинника. З ілюстративними ціродій (Rh), паладій (Pd), срібло (Ag), кадмій (Cd), лями, у Таблиці 1 та Таблиці 2 порівнюються терреній (Re), осмій (Os), іридій (Іr), платина (Pt), зомодинамічна потреба у водяній парі та лото (Fu), ртуть (Hg), свинець (Рb), вісмут (Ві), сеномінальний час перебування матеріалу в устанолен (Se) та телур (Те). С уміш розплавлених метавці при температурі 1200°С та різних тисках для 19 77668 20 варіантів здійснення цього винаходу з розчиненим необхідний для одержання однієї тони водню при залізом (50% (мас.) у олові) та чистим оловом. температурі 1200°С. Таблиця 1 ілюструє загальний об'єм водяної пари, Таблиця 1 Стехіометрична поРН2/рН2О треба у водяній парі (тони) Чисте олово 0,118 8,94 Олово/залізо (50:50 за масою) 1,732 8,94 Система Таблиця 2 ілюструє номінальний час перебування водяної пари в установці при продуктивності Термодинамічна по- Загальний об'єм треба у водяній парі водяної пари (тони) (тони) 76,01 84,94 12,21 21,15 4,439 тон водню на годину. Таблиця 2 Система Чисте олово Олово/залізо (50:50 за масою) Загальний об'єм во- Об'єм розпла- Номінальний час перебування матеріалу в установці дяної пари (м 3/год) ву (м 3) 1ат 5ат 10ат 2,51х106 17,93 0,026 0,13 0,26 0,625х106 24,41 0,141 0,70 1,41 З даних, наведених у Таблиці 1 та Таблиці 2, очевидно, що системи із чистим оловом потребують значно більшої кількості водяної пари для одержання водню, аніж системи з розчиненим залізом згідно з цим винаходом. Таблиця 2 показує також, що номінальний час, впродовж якого олово може реагувати з водяною парою, є значно меншим, аніж номінальний час реагування з водяною парою заліза, розчиненого у олові. Номінальним або дійсним часом перебування матеріалу в установці є час, який має водяна пара (реагент процесу) для того, щоб подолати простір, зайнятий кількістю використовуваного хімічно активного матеріалу. У Таблиці 2 об'ємом розплаву є кількість металу, необхідна за стехіометричними обчисленнями при продуктивності 4,439 тон водню на годину. Впродовж цього часу, у ідеальному випадку, буде вироблена кількість водню, що відповідає термодинамічному відношенню рН 2/рН2О. Кількість хімічно активного металу, більша за стехіометричну кількість, може використовуватись для збільшення номінального часу перебування матеріалу в установці, однак наслідком є збільшення розмірів реактора та зростання ціни. Підвищений тиск також збільшує доступний час реагування між водяною парою та хімічно активним металом, однак це також додає свій внесок до ціни. Таким чином, одна зі значних переваг використання хімічно активного металу, розчиненого у металі-розчиннику за цим винаходом, полягає у тому, що збільшується час перебування водяної пари у реакторі відносно маси хімічно активного металу. Тобто надана маса заліза буде займати перший об'єм, як чисте залізо, однак та сама маса заліза буде розподілятись у приблизно вдвічі більшому об'ємі, якщо залізо знаходиться у 50% (мас.) суміші з металом-розчинником, наприклад, оловом. Фіг.1 ілюстр ує діаграму фазової рівноваги для заліза та олова, [цитовану з роботи Харі Кумар, К.К. (Hari Kumar, K.C.) та інші, Calphad. 20, 2, 139 149 (1996)]. На Фіг.1 показано, що одним з ефектів додання заліза (хімічно активного металу) до олова (металу-розчинника) є значне зниження температури плавлення заліза. Ліквідує суміші металів знижується від 1538°С (чисте залізо) до приблизно 1134°С у разі розплавленої суміші, яка складається з приблизно 48,7% (мас.) олова та 51,3% (мас.) заліза. За одним із варіантів здійснення перевага надається тому, щоб суміш металів підтримувалась при температурі, яка перевищує лінію ліквідує АС Фіг.1 (тобто вище за 1134°С). Однак температура реагування металу з водяною парою, яка є надто високою, значно підвищує експлуатаційні витрати. У разі повністю розплавленої системи залізо/олово, показаної на Фіг.1, розплав повинен підтримуватись при температурі, яка перевищує температуру ліквідусу, яка дорівнює приблизно 1134°С, за варіантом, якому віддається більша перевага, при температурі щонайменше приблизно 1200°С. Із точки зору прийнятних економічних міркувань, температура не повинна перевищува ти приблизно 1500°С, і за варіантом, якому віддається більша перевага, не повинна перевищува ти приблизно 1400°С. Діапазоном температур для повністю розплавленої суміші металів олово/залізо, якому віддається особлива перевага, є температури від приблизно 1200°С до 1300°С. При температурі 1200°С приблизно 50% (мас.) заліза розчиняється у олові з достатнім перегрівом, і під час окиснювання заліза суміш залишається у розплавленому стані. Окрім того, реакція між водяною парою та рідким залізом, розчиненим у олові, з одержанням чистого водню при температурі 1200°С відбувається також вельми активно, і кінетичні характеристики реакції є дуже добрими. Термодинамічні характеристики системи водяна пара/залізо при температурі 1200°С є також відносно добрими з потребою у надлишковій кількості водяної пари, що становить усього-на-всього приблизно 12,2т для одержання кожної тони водню (1,37моль водяної пари на моль водню). 21 77668 22 Відповідно до цього варіанта здійснення, пеунаслідок його окиснювання, буде розчинятись ревага віддається тому, щоб суміш металів спочадодаткове тверде залізо із частинок, збагачених тку містила щонайменше приблизно 3% (мас.) зазалізом, з підтриманням, тим самим, кількості заліліза у суміші розплавлених металів, за варіантом, за у розплаві на рівні об'ємного насичення до виякому віддається більша перевага, щонайменше черпання згаданого твердого заліза. Ця заміна приблизно 10% (мас.) заліза, за варіантом, якому заліза, що втрачається унаслідок окиснювання, віддається ще більша перевага, щонайменше залізом, що походить із частинок, збагачених заліприблизно 20% (мас.) заліза, і за варіантом, якому зом, забезпечує підтримку активності заліза на віддається ще більша перевага, щонайменше високому рівні, яка, у свою чергу, забезпечує макприблизно 50% (мас.) заліза у суміші розплавлесимальне одержання водню. Наприклад, при темних металів. Крім того, вміст заліза у суміші розпературі приблизно 950°С та приблизно 50% плавлених металів за варіантом, якому віддається (мас.) загального заліза, суміш розплавлених меперевага, не повинен перевищувати приблизно талів буде включати у системі приблизно 4% 85% (мас), та за варіантом, якому віддається бі(мас.) розчиненого заліза. У міру окиснювання льша перевага, не повинен перевищувати приблирозчиненого заліза з частинок, збагачених залізом, зно 80% (мас). Решта суміші металів за варіантом буде розчинятись додаткове металічне залізо із здійснення, якому віддається перевага, складаєтьзабезпеченням 4% (мас.) розчиненого заліза у ся по суті з олова. Відповідно, кількість олова у розплаві. Активність заліза, таким чином, залишасистемі за варіантом, якому віддається перевага, ється незмінною як наслідок розчинення частинок, не перевищує приблизно 97% (мас), за варіантом, збагачених залізом. якому віддається більша перевага, не перевищує Таким чином, за цим варіантом здійснення, суприблизно 90% (мас.) та за варіантом, якому відспензія, що складається із суміші розплавлених дається ще більша перевага, не перевищує приметалів та частинок, що містять залізо, підтримублизно 80% (мас). Суміш розплавлених металів за ється при температурі нижче температури ліквідуваріантом, якому віддається перевага, містить са (1134°С) і має температуру щонайменше прищонайменше приблизно 15% (мас) олова та за близно 895°С, за варіантом, якому віддається варіантом, якому віддається більша перевага, щобільша перевага, від приблизно 900°С до приблинайменше приблизно 20% (мас). зно 1134°С. Незважаючи на те, що цей винахід потребує Одна із переваг такого способу полягає у топрисутності суміші розплавлених металів, за одму, що активність заліза залишається постійною і ним із варіантів здійснення, у суміші розплавлених фактично наближається до одиниці, завдяки чому металів можуть диспергуватись нерозчинні фази, продуктивність водню залишається постійною і є наприклад, у формі частинок. Цю сукупність суміші наближеною до максимального рівня впродовж розплавлених металів та нерозчинної фази назипроцесу відновлення водяної пари. вають суспензією. За одним із варіантів здійснення Бажаний ефект постійної активності хімічно водяна пара контактує із суспензією, що містить активного металу спостерігався б також у разі суміш розплавлених металів та тверду другу фазу, здійснення процесу у межах ділянки незмішуваноде тверда друга фаза містить частинки, що містять сті Фіг.1; активність заліза була б, однак, дещо хімічно активний метал, і є пристосована для понижчою за одиницю. стачання додаткової кількості хімічно активного Між парціальним тиском водню у відхідному металу до суміші розплавлених металів. За варіагазі, температурою реакції та вмістом заліза у віднтом здійснення, якому віддається перевага, згасотках за масою у суміші розплавлених металів дані частинки є металевими частинками (тобто не існує термодинамічний взаємозв'язок. Термодичастинками оксиду). Наприклад, суспензія може намічна кількість, яку називають "активністю" залімістити металеві частинки, збагачені залізом, у за, змінюється як функція концентрації заліза і розплаві залізо/олово, який є насиченим залізом. У значно впливає на співвідношення водню та води міру проходження процесу відновлення водяної у відхідному газі. Одержання водню є наближеним пари, розчинене залізо видаляється із суміші роздо максимального рівня завдяки маніпулюванню у плавлених металів шляхом окиснення заліза, і межах фазних ділянок, що забезпечує високу акдодаткова кількість заліза із частинок, збагачених тивність заліза у широкому діапазоні сумішей зазалізом, розчиняється у розплавленому металі вдяки використанню другої фази у стані рівноваги для підтримки частини розплавленого металу суз реагуючою фазою. Це стосується як ділянки рідспензії, насиченої залізом. кого стану, над лінією АС на Фіг.1, так і ділянки Звертаючись до діаграми фазової рівноваги на напіврідкого стану нижче лінії АС та вправо від Фіг.1, суміш на ділянці подвійної системи, що вилінії АВ. Цей винахід не виключає, однак, роботи у значається точкою А (83,3% (мас.) Fe при темперідкій фазі, збагаченій залізом. ратурі 1134°С), точкою В (84% (мас.) Fe при темФіг.2 ілюструє взаємозв'язок між рівнем водню пературі 1134°С), точкою С (12% (мас.) Fe при у відхідному газі як функцію вмісту заліза у суміші температурі 895°С) та точкою D (3% (мас.) Fe при розплавлених металів. Фіг.2 обчислювали, вихотемпературі 895°С), містить розплав залізо/олово дячи з термодинамічних характеристик реакції при із загальним вмістом заліза у межах від приблизно температурі 1225°С. Очевидно, що продуктивність 3% (мас.) до 84% (мас), із частиною заліза у виводню швидко зменшується залежно від зменшенгляді диспергованих у розплаві металевих частиня вмісту заліза з 20% (мас.) до 10% (мас). Фіг.3 нок, збагачених залізом. При певній температурі у ілюструє одержання водню як функцію температумежах від приблизно 895°С до приблизно 1134°С, ри та вмісту заліза. у міру видалення заліза з розплавленого металу При рівнях вмісту заліза нижче приблизно за 23 77668 24 20% (мас.) та температурах ви ще приблизно складу шлаку до цього або іншого шлаку може 1134°С, одержання водню погіршується, оскільки: включатись сірка та інші катіони. (1) значно падає рН 2/рН2О; та (2) доступними пеОксид металу (тобто вюстит та/або магнетит), ред переключенням потоків газів (тобто водяної який одержують відновленням водяної пари, може пари та відновника оксиду металу) залишаються у варіанті, якому віддається перевага, вловлювалише короткі проміжки часу. тись (розчинятись або суспендуватись) у шарі Таким чином, водяна пара контактує із сумішшлаку у реакторі. За температур, яким віддається шю розплавлених металів із одержанням водню та перевага, оксид заліза включається до складу перетворенням хімічно активного металу на оксид шлаку, який є легшим, аніж суміш металів. Таким металу. Водяна пара контактує із сумішшю розчином, у міру того, як розчинене залізо вичерпуплавлених металів таким чином, що підсилює доється із суміші розплавлених металів, оксид заліза бре перемішування та контактування із сумішшю підіймається через розплавлений метал і додає розплавлених металів. Наприклад, водяну пару свій внесок до шару шлаку на поверхні розплавлеможна вводити в контакт із сумішшю розплавлених ного металу. Перевага цього варіанта здійснення металів шляхом вдування через верхню занурену винаходу полягає у тому, що густина оксиду, що фурму або через пористий керамічний дифузор, утворюється унаслідок реакції хімічно активного розміщений на дні реактора. Системи реакторів, металу з водяною парою, є меншою, аніж густина яким віддається перевага у цьому відношенні, обсуміші розплавлених металів, завдяки чому оксид говорюються нижче. Температура реактора може підіймається до шару шлаку. За варіантом, якому контролюватись із метою підтримання по суті повіддається перевага, густина оксиду металу є щостійної температури шляхом регулювання темпенайменше на приблизно 10% меншою, аніж густиратури та об'єму вхідного потоку та/або додання на суміші розплавлених металів. Це також надає кисню у реактор. можливість металу занурюватись із шару шлаку до У разі потреби у реакторі для відновлення восуміші розплавлених металів після відновлення дяної пари може підтримуватись підвищений тиск оксиду металу. Як обговорювалось вище, це накодля забезпечення адекватного часу перебування пичення оксиду заліза у шлаку може потребувати матеріалу в реакторі, як обговорювалось вище. додання флюсу, наприклад, SiO2, FeO, CaO, MgO, Наприклад, бажаним може бути підтримання підNa2O, K2 О або їх суміші для підтримування шлаку вищеного тиску, наприклад, щонайменше приблиу стані, якому віддається перевага, щодо в'язкості, зно 15,3ат (225фунт/дюйм 2 (1,55 МПа)). Дещо підреакційноздатності, пінотворення тощо. вищений тиск може також бути доречним для Для підтримування відповідних умов реагунадання потоку газоподібного водню з достатнім вання суміш розплавлених металів повинна утридля проходження тиском (наприклад, тиск у трубомуватись у відповідному реакторі. Крім того, реапроводі приблизно 200фунт/дюйм 2 (1,38МПа)). генти повинні подаватись таким чином, який Однак значно підвищений тиск збільшує капітальні сприяв би доброму змішуванню та забезпечував витрати, і тому тиск у реакторі для відновлення би контактну поверхню великої площі. У хімічній і, водяної пари є за варіантом, якому віддається зокрема, металургійній промисловості використоперевага, не вищим за приблизно 600фунт/дюйм 2 вують високотемпературні реактори, придатні для (4,14МПа) та за варіантом, якому віддається більстворення умов хорошого газорідинного контакту. ша перевага, не вищим за приблизно Для вдування водяної пари в розплавлений 225фунт/дюйм 2 (1,55МПа). метал у реакторній системі, якій віддається переВідповідно до цього винаходу на поверхні сувага, за цим винаходом використовують верхню міші розплавлених металів підтримується шар занурену фурму. Такі реактори використовують у шлаку. Шар шлаку забезпечує цілий ряд переваг, у промисловому виробництві олова з олов'яної руди тому числі запобігає виходу оксиду заліза з реак(каситериту). Приклади реакторів із використанням тора. Температура у реакторі для відновлення верхньої зануреної фурми для вдування реагентів водяної пари повинна бути достатньою для підрозкривають у патенті США №3,905,807 на ім'я тримання шару шлаку, який утворюється на повеФлойд (Floyd), патенті США №4,251,271 на ім'я рхні суміші металів, у розплавленому стані на поФлойд (Floyd), патенті США №5,251,879 на ім'я верхні цілого ряду сумішей. У міру окиснювання Флойд (Floyd), патенті США №5,282,881 на ім'я хімічно активного металу, у суміші металів буде Белдок (Baldock) та інші, патенті США №5,308,043 відбуватись зменшення концентрації згаданого на ім'я Флойд (Floyd) та інші та у патенті США хімічно активного металу, і суміш металів під час №6,066,771 на ім'я Флойд (Floyd) та інші. Кожен із окиснювання хімічно активного металу повинна цих патентів США включено до цього опису шлязалишатись у розплавленому стані. Подібно діапахом посилання у повному обсязі. Такі реактори є зону сумішей розтоплених металів, що обговорюздатними до вдування реагентів (наприклад, вовались вище відносно Фіг.1, діапазон необхідних дяної пари) до розплавленого металу з надзвидля забезпечення адекватної плинності та хімічної чайно високими швидкостями, що наближаються активності, а також запобігання піноутворення судо Μ 1, що сприяє доброму перемішуванню реагемішей шлаку, яким віддається перевага, може рентів. гулюватись, за потребою, у залежності від заданої На Фіг.4 показано реактор, що включає в себе температури. Наприклад, для регулювання власфурму для вдування водяної пари. Реактор 400 тивостей шлаку у реактор можуть додаватись має вогнетривкі бічні стінки 402, виконані зі здатніфлюси. Одна флюсова система вказується рідкою стю утримування суміші розплавлених металів поверхнею SiO2, FeO, CaO, MgO, Na 2O та K2О. 404. У разі необхідності, для підтримання темпеОднак для забезпечення задовільного хімічного ратури у реакторі 400 може передбачатись нагрі 25 77668 26 вальний пристрій (не показано). Верхня занурена у протилежному випадку, могли б забруднювати фурма 408 проходить через верхню стінку 412 вироблений водень після повторного введення реактора і пристосована для вдування водяної водяної пари у реактор. пари у суміш металів 404 з високою швидкістю. За За варіантом здійснення цього винаходу, яковаріантом, якому віддається перевага, верхня заму віддається перевага, відновник, одержаний із нурена фурма 408 закінчується та вдуває водяну джерела вуглецю, наприклад, вугілля або джерела пару нижче поверхні шару шлаку 406 і біля поверкисню, наприклад, повітря або повітря, збагаченохні розділу суміші розплавлених металів 404 та го киснем, вдувають у суміш розплавлених металів шару шлаку 406. При введенні водяної пари через та шар шлаку. Вугілля може вдуватись через верфурму 408 залізо із суміші металів 404 окиснюєтьхню занурену фурму з повітрям або може додавася до оксиду заліза. Оксид заліза підіймається і тись окремо. Використанню вугілля як джерела накопичується у шарі шлаку 406. Газоподібний відновника віддається перевага, оскільки, порівняпродукт 416, що містить газоподібний водень, зміно з нафтою або газом, вугілля присутнє у природі шаний із водяною парою, відводять через вихідний у великій кількості і воно є відносно недорогим. отвір 410, після чого надлишкова кількість водяної Вугілля може також постачати залізо у реактор пари може конденсуватись з утворенням потоку по для компенсування того заліза, яке було втрачено суті чистого газоподібного водню. під час обробки. Деяку кількість заліза можуть поПроцес відновлення водяної пари триває доти, стачати також утильні шини та інші відходи. Продоки одержання водню не зменшується до достатцес відновлення оксиду металу триває доти, доки ньо низького рівня. Після цього у реактор, що вміу суміші розплавлених металів не буде знову розщує суміш розплавлених металів та шлак, вводять чинено достатньої кількості металічного заліза. відновник для відновлення оксиду заліза до метаЗа варіантом, якому віддається перевага, умолу. Стадія, на якій закінчується процес відновленви проходження реакції у разі функціонування у ня водяної пари і розпочинається процес відноврежимі відновлення оксиду металу до металу є по лення оксиду металу, може легко визначатись, суті ідентичними умовам під час відновлення вовиходячи з економічних міркувань. Тобто на певній дяної пари. Тобто перевага надається тому, щоб стадії одержання водню у реакторі для відновлентемпература та тиск у реакторі для відновлення ня водяної пари зменшується до рівня, на якому оксиду металу були такими самими або дуже подіекономічно вигідно припинити відновлення водяної бними до температури та тиску у реакторі для відпари і розпочати відновлення металу з оксиду меновлення водяної пари. Таким чином, температура талу. за варіантом, якому віддається перевага, принайНа цій стадії відновлення, яка може розглядамні перевищує температуру ліквідуса (тобто для тись як відновне очищення шлаку, оксид заліза, системи олово/залізо температура становить прищо міститься у шлаку, відновлюється та повертаблизно 1134°С) і за варіантом, якому віддається ється у розплав у вигляді заліза. Це забезпечуєтьбільша перевага, вона становить щонайменше ся завдяки зниженню потенціалу окиснення систеприблизно 1200°С. За варіантом, якому віддається ми шляхом введення відновника у реактор. перевага, температура не перевищує приблизно Відновник зменшує потенціал окиснення системи і, 1400°С і за варіантом, якому віддається більша тим самим, переводить залізо назад у розплав. перевага, не перевищує приблизно 1300°С. За Відновником може бути монооксид вуглецю, вугілваріантом здійснення, якому віддається особлива ля та/або інше джерело вуглецю. За варіантом перевага, температура дорівнює приблизно здійснення, якому віддається перевага, потенціал 1200°С у обох реакторах, а тиск дещо перевищує окиснення системи знижується шляхом вдування атмосферний у реакторі для відновлення водяної порошкоподібного вуглецю, вуглеводню або рідкопари і є дещо нижчим за атмосферний у реакторі го вуглеводню у шлак із кисневмісним газом за для відновлення оксиду металу. умов інтенсивного перемішування. ПорошкоподібНа Фіг.5 зображений реактор 500, що працює у ний вуглець або вуглеводень може включати кокс, режимі відновлення оксиду металу. За варіантом, вугілля або інший органічний матеріал. Може виякому віддається перевага, цей реактор є фізично користовуватись рідкий вуглеводень, наприклад, ідентичним реактору для відновлення водяної памасло №6 або інше. Використовуватись можуть ри, який показано на Фіг.4, і включає в себе ізотакож відходи, наприклад, утильні покришки. Утильовані бічні стінки 502. Суміш металів 504 початльні покришки можуть у варіанті, якому віддається ково містить, головним чином, олово, хоча може перевага, постачати додаткове залізо у реактор бути присутньою і певна кількість заліза. Шар шладля компенсування випадкових втрат заліза. ку 506 містить оксид заліза, який утворився під час Верхній зануреній фурмі віддається перевага процесу відновлення водяної пари, опис якого будля введення повітря або іншого кисневмісного ло наведено вище. Вуглець 514, наприклад, у фогазу у реактор у спосіб, який забезпечує добре рмі вугілля, може вдуватись через фурму 508, яка перемішування. Перед вдуванням відновної суміші проходить через верхню стінку 512 реактора, рареактор може продуватись, наприклад, водяною зом із джерелом кисню, наприклад, повітрям, збапарою, для повного видалення з нього водню. Пісгаченим киснем. За альтернативним варіантом ля завершення відновного очищення шлаку реаквуглець може вводитись у реактор окремо, а джетор може знову продуватись повітрям або водярело газоподібного кисню може вдуватись через ною парою для повного видалення вуглецю, який фурму. За відновних умов, що підтримуються у може бути розчиненим у залізі, та/або з метою реакторі для відновлення оксиду металу шляхом повного видалення інших випадкових елементів, додання вуглецю та кисню, оксид заліза відновлюякі можуть знаходитись у розплаві або шлаку, які, ється до заліза, яке у подальшому знову розчиня 27 77668 28 ється у суміші розплавлених металів 504. Відхідні цює у режимі відновлення водяної пари, у той час гази 516, наприклад, діоксид вуглецю та азот, мояк інший працює у режимі відновлення оксиду межуть видалятись через вихідний отвір 510. талу. Як показано на Фіг.6, реактор 602 працює у На стадії відновлення оксиду металу до шлаку режимі відновлення водяної пари і виробляє воможе також включатись зола, що утворюється з день, а реактор 604 працює у режимі відновлення вугілля. Шлак, який може бути пуцолановим у разі оксиду металу. додання СаО як флюсу, може періодично або поВодяну пару одержують шляхом нагрівання стійно видалятись, подрібнюватись та використоводи у котлах-утилізаторах 606 та 610. Перед навуватись як замінник портландцементу. За альтегріванням у котлах вода повинна очищатись (612), рнативним варіантом шлак може частково наприклад, шляхом зворотного осмосу або деіонігранулюватись шляхом швидкого охолодження зації, для видалення забруднювачів, які можуть водою. Після цього гранульований шлак може негативно вплинути на роботу котла або внести осушуватись і видалятись у відходи. Домішки у домішки у газоподібний водень. Водяну пару одевугіллі (наприклад, сірка, хлор та фтор), які під час ржують у котлах і подають на реактор 602 при тезгоряння перетворюються на газоподібні різновимпературі перегріву, яка є достатньою для підтриди (наприклад, діоксид сірки, хлорид водню та мання ізотермічних умов у реакторі 602 для фторид водню), можуть видалятись шляхом воловідновлення водяної пари при робочій температугого очищення. За альтернативним варіантом сіррі, наприклад, приблизно 1200°С. ка може перетворюватись на сульфат амонію, Водяну пару вдувають у реактор 602 через який використовується як добривна сполука, а верхню занурену фурму 608. Верхня занурена залишкові домішки можуть включатись у реакцію з фурма забезпечує хороше перемішування та веметою перетворення їх на тверду речовину для лику площу поверхні контактування між водяною того, щоб вони могли спрямовуватись у відходи. парою та сумішшю розплавлених металів для приДіоксид вуглецю та азот із повітря та палива є скорення реакції відновлення водяної паєдиними газоподібними продуктами, що утворюри/окиснювання металу. Реактор 602 герметизуються у процесі відновлення оксиду металу. ється для запобігання виходу водню та водяної Контролювання потенціалу окиснення шлаку пари з реактора. Крім того, реактор може знаходирегулює кількість оксиду заліза, що міститься у тись під невеликим тиском для забезпечення дошлаку, який відновлюється до заліза, яке після статнього часу контактування для водяної пари та цього повертається у розплав під час відновлення постачання водню під тиском. оксиду металу. Це може забезпечуватись шляхом У реактор, у разі потреби, можуть додаватись контролювання відносної кількості вугілля (або інші матеріали. Наприклад, флюси 614 можуть іншого вуглецевого палива) та кисню, яка вдувадодаватись для регулювання властивостей шару ється у шлакову систему. Деяка кількість оксиду шлаку, який утворюється на поверхні суміші роззаліза буде розчинятись у шлаці, причому ця кільплавлених металів під час окиснювання металу у кість визначається хімічним складом шлаку. Інша ході реакції відновлення водяної пари. Можливими частина оксиду заліза може бути присутньою у флюсами є SiO2, FeO, CaO, MgO, Na 2O або K2О. шлаці у вигляді суспендованих твердих частинок, Окрім того, для компенсування втрат об'ємів меякщо шлак є насиченим оксидом заліза. талу можуть додаватись інші матеріали, наприВідповідно до вищенаведеного, очевидно, що клад, сполуки олова, каситерит або інші матеріадва або декілька реакторів можуть працювати пали, наприклад, сполуки заліза або залізна руда. За ралельно для безперервного одержання водню. У варіантом здійснення, якому віддається особлива міру вичерпання заліза із суміші розплавлених перевага, у реактор для компенсування втрат олометалів у реакторі для відновлення водяної пари, ва вдувають каситерит (SnO2). та у міру відновлення оксиду заліза до металу у Газ, що містить водень та надлишкову кільреакторі для відновлення оксиду металу, їхні функість водяної пари, видаляють з реактора 602. Газ, кції можуть змінюватись на зворотні шляхом перещо містить водень, може пропускатись через коключення потоків до та з реакторів. Незважаючи тел-утилізатор 606 для нагрівання додаткового на те, що функціонування реакторів змінюється на об'єму водяної пари, що сприяє збереженню тепзворотне, переміщення металу або оксиду металу лотворної здатності. Потік водневмісного газу модо або з реакторів не відбувається. Це чинить знаже включати також деякі забруднювачі, наприклад, чний та благотворний вплив на ціну. У реакторах субоксид оксиду олова (SnO), гідратований субокможе використовуватись одна верхня занурена сид олова (SnO2H2) та захоплені тверді частинки фурма для вдування водяної пари або вдування (замороженого) шлаку, які звітрюються або викивуглецю та кисню з утворенням монооксиду вугледаються з ванни з металевим розплавом та шлаку, цю. За альтернативним варіантом може викорисі такі забруднювачі можуть видалятись у пиловлотовуватись реактор із двома фурмами (одна для влювальній камері 616 із тканинним фільтром. водяної пари і інша для вуглецю/кисню). Можуть Наприклад, леткі сполуки олова можна конденсутакож передбачуватись додаткові отвори для вдувати з потоку газу і, разом із твердими частинками вання водяної пари, наприклад, у бічних стінках шлаку, вловлювати у котлі-утилізаторі або у пилореактора. вловлювальній камері з тканинним фільтром. ПісНа Фіг.6 представлена технологічна схема, що ля вловлювання ці матеріали можуть гранулюваілюструє безперервне одержання водню з викоритись (618) і факультативно подаватись на реактор станням двох реакторів за цим винаходом. 602, який працює у режимі відновлення водяної У процесі одержання водню використовують пари, або на реактор 604, який працює у режимі два реактори 602 та 604, де один із реакторів правідновлення оксиду металу, для видалення мета 29 77668 30 лу та регулювання хімічного складу шлаку. Після винаходом, за варіантом, якому віддається перевидалення забруднювачів, у разі їх наявності, потік вага, може мати високу чистоту. За варіантом, газоподібного водню обробляється у конденсаторі якому віддається перевага, газовий потік містить 620 та/або охолоджувачі (не показано) для конщонайменше приблизно 30% (об'єм.) водню та денсування надлишкового об'єму водяної пари з залишок, що складається, головним чином, з води потоку газоподібного водню і утворення потоку 622 у формі водяної пари. За варіантом, якому віддагазоподібного водню високої чистоти. Вода, конється перевага, чистота водню перевищує приденсована з потоку газоподібного водню, може близно 99% або за варіантом, якому віддається повторно використовуватись для додаткового вибільша перевага, перевищує приблизно 99,9% роблення водяної пари. після видалення залишкової води у конденсаторі. Одночасно у реакторі 604 відбувається відноПеревага цього винаходу полягає у тому, що газовлення оксидів металів. Оксиди металів відновподібний водень не потребує відділення від газів люються за допомогою відновника, такого як CO, іншого типу, наприклад, монооксиду вуглецю та який можна одержати шляхом вдування вугілля діоксиду вуглецю, як у разі водню, виробленого за 624 (або іншого вуглецевого матеріалу) та кисню способом конверсії метану водяною парою або 626 через верхню занурену фурму 628. Як і у разі газифікації вугілля. За допомогою цих двох спосореактора 602, верхня занурена фурма 628 забезбів зараз виробляється основна маса водню. У печує хороше змішування та площу контактної разі, коли різновиди вуглецю (наприклад, CO) є поверхні між реагентами. Газ, що містить кисень, наявними у потоці вихідного газу, наприклад, унатакож повинен вдуватись за допомогою верхньої слідок присутності розчиненого вуглецю у суміші зануреної фурми або подібного пристрою. Тверді розплавлених металів, газ може видалятись та частинки вугілля у реактор 604 можна додавати спалюватись для одержання тепла доти, доки чисіншими способами, наприклад, простим завантатота водню не досягне достатнього рівня. Тобто женням вугілля у реактор. перед тим, як великі кількості водню будуть одерЗолотвірні мінерали, які, як правило, становжані шляхом окиснювання хімічно активного металять складову частин у вугілля (або іншого вуглелу, будь-який наявний вуглець буде за варіантом, цевого матеріалу), що застосовується разом із якому віддається перевага, реагувати з водяною киснем для забезпечення відновлення оксидів парою з утворенням CO. Окрім того, спосіб та апахімічно активних металів, додають свій внесок в рат за цим винаходом надають можливість одерутворення шару шлаку у реакторі 604. У разі викожання великих об'ємів чистого газоподібного вугристання вугілля 624 та при наявності у шлаці лецю за низькою ціною. Газоподібний водень має адекватної кількості оксиду кальцію (СаО), шар теплотворну здатність приблизно 51623 британські шлаку може бути побічним товарним продуктом. теплові одиниці/фунт (120,075кДж/кг) і може викоЯк і у разі реактора 602, у реактор 604 можуть ристовуватись як складова частина горючого газу. вдуватись інші матеріали, такі як флюси, наприВодень може також використовуватись для процеклад, для регулювання властивостей шлаку, насів гідрогенізації та у виготовленні напівпровідниприклад, його плинності або схильності до піноків. Крім того, водень використовується безпосетворення. редньо як паливо у паливному елементі, Відхідний газ із реактора 604 для відновлення наприклад, протонообмінному мембранному паоксиду металу може містити діоксид вуглецю, азот ливному елементі (PEMFC). та деякі забруднювачі з вугілля, наприклад, сірку. Один з аспектів цього винаходу спрямовується Тепло з відхідного газу може зберігатись у котліна обробку вугілля з одержанням з нього енергії з утилізаторі 610, де виробляють водяну пару. Після одночасним зведенням до мінімального рівня вицього газовий потік може піддаватись обробці у кидів у атмосферу шкідливих побічних продуктів, пиловловлювальній камері 630 із тканинним фільякі, як правило, пов'язуються з перетворенням тром для видалення твердих частинок забруднювугілля на енергію. Цей спосіб надає можливість вачів. Залишкові гази можна обробляти у вапнякодобування доступного енергетичного вмісту вугілвому скрубері 632 з утворенням нешкідливих для ля у формі середньокалорійного газу з одночаснавколишнього середовища вихідних газів та гіпсу ним зменшенням викидів у атмосферу шкідливих із сірки, що походить із вугілля. За альтернативпобічних продуктів. ним варіантом, сірка може оброблятись безводним Сполучені Штати та багато інших регіонів, у аміаком з утворенням сульфату амонію, корисної тому числі регіони третього світу з нерозвиненою сполуки для удобрення грунту. енерговиробною інфраструктурою, є відносно баТаким чином, у міру того як залізо вичерпуєтьгатими на вугілля. Одна із проблем, пов'язаних із ся із суміші розплавлених металів у реакторі 602 використанням вугілля, полягає у тому, що вугілдля відновлення водяної пари, та у міру того, як ля, як правило, повинно очищатись або позбавляоксид заліза відновлюється до металу у реакторі тись свого вмісту мінеральних речовин, у тому 604 для відновлення оксиду металу, їхні функції числі сірки; однак, як правило, існує додаткова можуть змінюватись на зворотні шляхом переклюпотреба у очищенні продуктів згоряння газу для чення потоків до та з реакторів. Перед переклюзадоволення вимог стандартів охорони навколишченням потоків газів реактори можуть продуватись нього середовища. для видалення залишкових газів та забруднюваПеревага цього винаходу полягає у тому, що чів, у разі їх наявності. Відповідно, газоподібний вугільна сировина може включати низькосортне водень може вироблятись по суті безперервним вугілля, у тому числі високосірчане та інше низьчином. косортне вугілля. Таке низькосортне вугілля є легГазоподібний водень, що виробляється за цим кодоступним за низькою ціною. Термін "низькосор 31 77668 32 тне вугілля", який використовується у цьому описі, термічною, тому потреба у додатковій зовнішній означає вугілля із вмістом сірки, що перевищує 2% теплоті є мінімальною. (мас), та вмістом золи, що перевищує 10% (мас). Вугілля являє собою складну суміш хімічних Взагалі, спосіб за цим винаходом включає насполук, які є, головним чином, органічними сполудання вугільної сировини для гідрогенізаційної ками. Вугілля є переважно вуглеводнем, однак установки та введення у контакт вугільної сировивоно містить домішки, наприклад, сірку та азот. Ці ни з технологічним газом, що містить Нг, виробледомішки, що виділяються під час згоряння вугілля, ний відповідно до вищенаведеного. Вуглеводні у у разі вивільнення у атмосферу призводять до вугіллі, які є леткими, будуть реагувати з воднем з утворення сірчаної та азотної кислоти і повинні утворенням метану (СН4). Відхідні гази гідрогенівидалятись із відхідних газів електростанції, що заційної установки можуть, у разі потреби, очищапрацює на вугіллі. Крім того, під час згоряння вутись з одержанням чистого висококалорійного гагілля вуглець зв'язується з атмосферним киснем з зоподібного продукту. Частина цього газоподібного утворенням СO2, добре відомого парникового газу, продукту може спалюватись у генераторі з комбіякий вловлює тепло Землі. нованим циклом, використовуючи перевагу цього За цим винаходом, коли вугілля 702 оброблягенератора, що полягає у високому коефіцієнті ють на гідрогенізаційній установці 706 газоподібперетворення теплової енергії на електричну. Ін ша ним воднем 705, це вугілля не спалюють. Воно, частина згаданого газоподібного продукту може скоріше, нагрівається для видалення його летких спалюватись у звичайному котлі з нелетким вуглескладових. Ці леткі складові переважно утворюють цем, який одержують на гідрогенізаційній установвисококалорійний газоподібний продукт, що склаці. Вуглець буде по суті вільним від сірки, оскільки дається, головним чином, з метану. Залишок після газоподібний водень є сильним десульфураційним видалення летких речовин очищають за допомоагентом. За одним із варіантів здійснення, інша гою водню, з видаленням у тому числі сірки та частина вуглецю, який одержують на гідрогенізаазоту, і одержаний очищений вуглець (наприклад, ційній установці, може повторно використовувакокс 707) може: (а) спалюватись у звичайному коттись на стадії відновлення оксиду металу, де оклі з метаном без надлишкового утворення шкідлисид металу відновлюється до хімічно активного вих побічних продуктів; (b) перетворюватись на металу. Таким чином, вугілля переважно розподімонооксид вуглецю та водень, які додаються до ляється на леткі речовини (що піддаються обробці метану з гідрогенізаційного реактора 706 з одерводнем) та зв'язаний вуглець (що реагує з киснем). жанням середньокалорійного газу для спалюванЯк показано на Фіг.7, вугілля 702, факультатиня; (с) активуватись киснем та водяною парою з вно з іншими органічними речовинами, спочатку утворенням активованого вугілля 716; або (d) подається на підігрівник 704, де його температура включатись до будь-якої з комбінацій вищенавепідвищується. Після цього підігріте вугілля подадених пунктів. ється на гідрогенізаційну установку 706, де воно Потік газу, що містить метан, який одержують контактує з газоподібним воднем 705, який одершляхом реакції гідрогенізації, може пропускатись жують за способом, опис якого було наведено через котел-утилізатор 708 для збереження тепвище. лотворної здатності потоку газу. Після цього вапГідрогенізаційною установкою 706 може бути няковий, вапняний або аміачний скрубер 710 може реактор із псевдозрідженим шаром або інший реавикористовува тись для видалення забруднювачів ктор, придатний для обробки твердих частинок із потоку метанвмісного газу, наприклад, сірки, з вугілля. Згадана установка, за варіантом, якому одержанням, таким чином, метанвмісного газу 712 віддається перевага, працює під тиском навколивисокої чистоти. Сірка у вугіллі буде утворювати шнього середовища або таким, що майже наблисульфід водню (H2S), який може видалятись із жається до нього, наприклад, під тиском, що не газоподібного метану. Перевага віддається очиперевищує приблизно 5фунт/дюйм 2 (34кПа). щенню газоподібного метану перед спалюванням, Економічною перевагою цього винаходу є те, у разі, якщо воно передбачається, оскільки наслідщо гідрогенізаційна установка 706 не працює під ком спалювання є утворення потоку газу більшого значно підвищеним тиском. Значно підвищений об'єму. тиск дійсно забезпечує одержання додаткової кіГазоподібний метан може спалюватись на мількості метану, який є дуже висококалорійним гасці для вироблення електроенергії або піддавазом. З метою перетворення вугілля на чисту енертись обробці для видалення СО (у разі наявності) і гію, однак, набагато дешевше виробляти горючі надаватись кінцевим споживачам у вигляді дуже гази, монооксид вуглецю та водень, з коксу, що є сухого газу (вміст рідкої фази за стандартом Амезалишковим продуктом стадії гідрогенізації. Гази, риканського нафтового інституту не більше ніж які одержують унаслідок реакції між коксом та во112мг/м 3). Крім того, частина СH4 може повторно дяною парою (СО&Н2), об'єднують із метаном пісвикористовува тись у інши х операціях на установці ля гідрогенізації з одержанням цінного середньодля одержання технологічного тепла. Наприклад, калорійного газу. Реакція у гідрогенізаційній частина СH4 може повертатись на пароперегрівач установці 706 здійснюється за варіантом, якому 714. віддається перевага, при температурі щонайменГідрогенізація переважно видаляє домішки з ше приблизно 700°С та за варіантом, якому віддавугілля 702 з утворенням чистого коксу 707. Кокс ється перевага, при температурі, яка не переви707, у разі потреби, може піддаватись обробці на щує приблизно 1100°С, наприклад, у межах від установці 718 для активації/окиснення з одержанприблизно 800°С до приблизно 900°С. Реакція, що ням: (а) чистого активованого вугілля 716; (b) чисвідбувається у гідрогенізаційній установці, є екзотого коксу; (с) змішаного газу, що містить водень 33 77668 34 та монооксид вуглецю; або (d) комбінації вищенатому, що за способом згідно цього винаходу вугілведених пунктів. ля, тверде паливо, перетворюється на середньоЗа одним із варіантів здійснення цього винакалорійне газоподібне паливо. Ефективність переходу частина коксу 707 може повторно використотворення теплової енергії на електричну (що вуватись для відновлення оксиду металу у реаквиражається у відсотках) для твердого палива торі для відновлення оксиду металу (Фіг.5). коливається у межах від завбільшки двадцяти до Вуглець буде перетворюватись на CO, і зола буде тридцяти з невеликим відсотків, у той час як для включатись до шлаку, який може періодично вигазоподібного палива ефективність перетворення далятись. Залишковий кокс із гідрогенізаційної теплової енергії на електричну становить 55-60%. установки 706 може спалюватись у звичайному Зменшення викидів діоксиду вуглецю є важливим котлі з метаном для одержання додаткової енергії. фактором для навколишнього середовища і додаКрім того, частина газоподібного водню 705, тково підвищує цінність цього способу. який виробляють шляхом відновлення водяної Як обговорювалось вище, вуглець, який одерпари, може відводитись із гідрогенізаційної устажують на гідрогенізаційній установці, може бути новки 706 і використовуватись безпосередньо як активованим вугіллям. Активоване вугілля являє паливне джерело само по собі або у поєднанні з собою аморфну форму вуглецю, що відрізняється газоподібним метаном. Водень, наприклад, може високою адсорбційною здатністю відносно багабезпосередньо спалюватись у котлі, двигуні внуттьох газів, пари та колоїдних твердих речовин. рішнього згоряння або у паливному елементі. Площа внутрішньої поверхні активованого вугілля Як обговорювалось вище, головною сировиперевищує декілька сотень м 2/г і густина є не біною для гідрогенізаційної установки за цим винальшою за приблизно 0,85г/см 3. Активоване вугілля ходом може бути як низькосортне, так і високосормає високу ціну і може використовуватись для тне вугілля. Дійсно, низькосортна вугільна очищення повітря та води, обробки відходів, видасировина може бути вигідною, оскільки вона є, лення ртуті (Hg) та SOx із відхідних газів тощо. взагалі, доступною за низькою ціною. За одним із Таким чином, процес гідрогенізації, у разі його заваріантів здійснення вугільною сировиною є низьстосування відносно вугілля, забезпечує одержанкосортне вугілля, вміст сірки у якому становить ня висококалорійного газу, а також цінного побічщонайменше 1% (мас), за варіантом, якому відданого продукту. ється більша перевага, щонайменше приблизно Окрім вугілля, обробці можуть також піддава2% (мас). Це вугілля може піддаватись попередній тись інші типи сировини, що містить вуглеводень, з обробці, наприклад, тонко подрібнюватись із виодержанням цінного газу, що містить метан (СH4). даленням вологи. Це вугілля, наприклад, бажано Сировина подається на гідрогенізаційну установку, піддавати тонкому подрібненню для одержання де при високій температурі вводиться в контакт із частинок, максимальний розмір яких не перевищувеликими об'ємами газової суміші, що містить Н2, вав би приблизно 1мм. У разі, коли сировиною є завдяки чому частина сировини перетворюється тонкоподрібнене вугілля, наслідком процесу гідрона СН4. генізації є високочистий та тонкоподрібнений вугОдна з переваг цього винаходу полягає у толець. му, що сировиною може бути фактично будь-яка Наслідком гідрогенізації за цим винаходом є сировина, що містить вуглеводень, у тому числі перетворення летких речовин (наприклад, вуглетака сировина, що є доступною за дуже низькою воднів) вугілля на метан. За варіантом, якому відабо навіть від'ємною чистою вартістю. дається перевага, на метан перетворюється щоЗа одним із варіантів здійснення, сировиною є найменше приблизно 90% (мас), за варіантом, міські відходи. Міські відходи можуть включати якому віддається більша перевага, щонайменше звичайні побутові та промислові тверді відходи, приблизно 95% (мас), та за варіантом, якому віднебезпечні відходи, відходи тваринництва, необдається ще більша перевага, щонайменше прироблений осад, тверді неметалеві відходи устаноблизно 99% (мас.) леткої речовини. вки для подрібнення автомобілів (ASR), утильні Як обговорювалось вище, вугілля часто місгумові покришки тощо. Міські відходи є, звичайно, тить забруднювачі, у тому числі сірку у великій доступними за від'ємною чистою вартістю, оскількількості. Спосіб за цим винаходом переважно та ки муніципалітети, як правило, за видалення та одночасно видаляє забруднювачі з частки вугілля, знищення відходів виплачують винагородуяку складають леткі речовини, а також із залишкозаохочення. вого коксу. Сірка, наприклад, реагує з газоподібЗа даними Агентства охорони навколишнього ним воднем і утворює сульфід водню, який може середовища (США), міські відходи Сполучених легко видалятись із потоку відходів. Штатів за 1998 рік становили 220 мільйонів тон. Крім того, спосіб за цим винаходом надає моКількість відходів на людину постійно зростає з жливість вироблення енергії з вугільної сировини з 2,7фунтів (1,224кг) на людину на день у 1960 році, одночасним утворенням значно меншої кількості до 3,7фунтів (1,678кг) на людину на день у 1980 діоксиду вуглецю на кіловат-годину виробленої році і приблизно 4,5фунтів (2,041кг) на людину на енергії, аніж та, що звичайно утворюється при видень у 1998 році. Складові міських відходів (перед робленні енергії на звичайній електростанції, що утилізацією) у Сполучених Штатах у 1998 році, за працює на вугіллі. Це нижче співвідношення між даними Агентства охорони навколишнього серекількістю діоксиду вуглецю та виробленими кілодовища, наведені у Таблиці 3. ват-годинами електричної енергії виникає завдяки 35 77668 Таблиця 3 Сеpедній склад міських відходів Складова Папір Рослинні відходи Пластик Харчові відходи Метали Гума, шкіра та ганчір'я Скло Деревина Інше Відсоток 38,2% 12,6% 10,2% 10,0% 7,6% 7,0% 5,7% 5,4% 3,3% Коли сировиною є міські відходи, ця сировина, у разі потреби, може піддаватись обробці та сортуватись. Наприклад, магнітні метали, такі як залізо та сталь, можуть легко видалятись та продаватись на брухт. Факультативно матеріали на основі целюлози (наприклад, папір та деревина) також можуть видалятись із сировини для зменшення у ній рівня сполук кисню. Наприклад, для відокремлення легкої, відносно сухої частини відходів, яка містить, наприклад, папір та картон, рослинні обрізки та деревину, можна вдаватись до пневмосортування. Залишковий матеріал, який містить харчові відходи, пластик, гуму, шкіру, кольорові метали та скло, може сортуватись шляхом гідравлічної класифікації. Кольорові метали та скло можуть утилізуватись на стороні. Як обговорювалось вище, термін "міські відходи" може включати не лише побутові та загальнотехнічні відходи, але і специфічні відходи, наприклад, тверді неметалеві відходи установки для подрібнення автомобілів або паперовий пил. Тверді неметалеві відходи установки для подрібнення автомобілів, які є по суті неметалевими компонентами утилізованого автомобіля, являють собою різнорідну суміш пластику, скла, гуми, волокна, невидалених металів та бруду. Вміст пластику у твердих відхода х установки для подрібнення автомобілів становить, як правило, приблизно 20% (мас.) і зростає, оскільки збільшується кількість пластичних мас, використовуваних у конструкції автомобіля. Зараз тверді неметалеві відходи установки для подрібнення автомобілів вивозять на смітник, і у деяких регіонах були запропоновані законодавчі акти, за якими ці тверді відходи класифікуються як небезпечні, що значно підвищує вартість їх усунення. Таким чином, перетворення твердих неметалевих відходів установки для подрібнення автомобілів на корисний газопродукт забезпечило б значну економію коштів на екологію та захист навколишнього середовища. Міські відходи, як і вугілля, можуть розподілятись при нагріванні на леткі речовини та зв'язаний вуглець. Хімічний склад летких речовин, що вивільнюються з міських відходів, взагалі може бути виражений як СН х. Таким чином, реакцію, що відбувається під час введення у контакт відходів із великим об'ємом газоподібного водню у гідрогенізаційній установці, можна записати так: (9) 0,5(4-х)Н2+СНх®СН4 36 Перевагою є те, що за способом згідно цього винаходум із відходів одержують великий об'єм горючого газу. З 1 тони міських відходів можна одержати приблизно 48550фут3 (137,5м 3) газу, що містить приблизно 19,9млн. британських теплових одиниць (21млн. кДж). Згаданий газ приблизно на 82% складається з монооксиду вуглецю, на 16% із метану та на 2% із водню і містить приблизно 410 британських теплових одиниць на фут3 (15,27·103кДж/м 3). За іншим варіантом здійснення сировиною може бути речовина, що містить вуглеводень, наприклад, сира нафта, бітумінозний пісок тощо. Сира нафта являє собою суміш рідких вуглеводнів, яку добувають із земної кори для використання як паливо та різноманітні нафтові продукти. Оскільки сира нафта являє собою суміш надзвичайно різноманітних складових, та в різних пропорціях, її фізичні властивості коливаються у широкому діапазоні, і багато сирих нафт мають дуже низьку ціну унаслідок присутніх у ни х забруднювачів. Цей винахід у варіанті, якому віддається перевага, надає можливість обробки таких низькосортних сирих нафт з одержанням корисного газопродукту. Бітумінозний пісок являє собою відклад сипкого піску або частково затвердлого пісковику, насичений бітумом високої в'язкості. Нафту, яку добувають із бітумінозного піску, звичайно називають синтетичною нафтовою сировиною, і вона являє собою потенційно важливу форму викопного палива. Добування нафти з бітумінозного піску є, однак, важким і дорогим процесом. Цей винахід у варіанті, якому віддається перевага, надає можливість одержання корисного газопродукту з дешевого бітумінозного піску. Належним чином буде оцінене також те, що суміш дво х або декількох із вищезгаданих складових може використовуватись як сировина. Наприклад, потік відсортованих міських відходів може доповнюватись розмеленим вугіллям. Ще інший аспект цього винаходу спрямовується на одержання аміаку з використанням газоподібного водню та газоподібного азоту як реагентів. Одним із важливих аспектів способу за цим винаходом є одержання in situ великих об'ємів Н 2 за відносно невеликою ціною. Гадають, що однією з головних перешкод для відомих способів одержання аміаку є необхідність у високих об'ємах газоподібного водню та висока ціна, пов'язана з газоподібним воднем. Відповідно до цього винаходу великі об'єми газоподібного водню можуть рентабельно вироблятись in situ. За цим винаходом азот та водень об'єднують із мольним співвідношенням Η2:Ν2 приблизно 3:1 з метою максимального збільшення одержання аміаку (ΝΗ3). За звичайним способом одержання аміаку газ, що містить водень та азот, під тиском приблизно 200ат (19,6МПа) пропускають над каталітичним залізом при температурі у межах від приблизно 380°С до приблизно 450°С. На Фіг.8 представлено спосіб одержання аміаку, що включає відомі способи одержання газоподібного водню та газоподібного азоту. Для одержання водню воду 801 подають у котел 802, і водяну пару подають в один із реакторів 810 або 37 77668 38 812. Після цього газоподібний водень спочатку може вміщува ти каталізатор. Одержання аміаку з подають в конденсатор 820 для видалення води, водню та азоту ілюстр ується у патенті США потім у контур 848 синтезування аміаку. №4,600,571 на ім'я Маккеррол (McCarroll) та інші; Одночасно повітря 800 подають в реактор 811 патенті США №4,298,588 на ім'я Пінто (Pinto); та у для окиснювання для видалення кисню з повітря з патенті США №4,088,740 на ім'я Генса (Gaines). одержанням потоку 825 газоподібного азоту. За Кожен зі згаданих патентів США включено до цьоваріантом здійснення, ілюстрованим Фіг.6, реактор го опису шля хом посилання у повному обсязі. 811 являє собою реактор для окиснювання метаІснує цілий ряд варіантів використання вироблу, у той час як реактор 813 являє собою реактор леного аміаку. Аміак, наприклад, може перетворюдля відновлення оксиду металу. За варіантом, ватись на сечовину для використання у добривах. якому віддається перевага, один реактор може Аміак може також використовуватись для зменвикористовува тись для постачання відновного газу шення викидів NOx електростанцій, що працюють для роботи обох установок: одержання водню і на вугіллі, а також для одержання різних сполук, одержання азоту. що містять амоній. Таким чином, газоподібний водень 824 та гаБуло наведено докладний опис різних варіанзоподібний азот 825 постачаються в контур 848 тів здійснення цього винаходу, очевидно, однак, синтезування аміаку. Контур синтезування аміаку, що фа хівці у цій галузі техніки зможуть запропонуза варіантом, якому віддається перевага, працює вати модифікації та адаптації цих варіантів здійспід підвищеним тиском, наприклад, до приблизно нення. Слід розуміти, однак, що такі модифікації та 200ат (19,6МПа). Окрім того, контур 848 синтезуадаптації входять до сутності та обсягу цього вивання аміаку працює при підвищеній температурі і находу. 39 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 77668 Підписне 40 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601