Установка виробництва водню

Реферат: Установка виробництва водню, яка включає в себе металургійний агрегат Фролова, що містить в собі відновлювальну ванну високого тиску, яка зверху з’єднана з трактами подачі вугільної та з боків - з трактами подачі паливо-окислювальної суміші, а знизу вказана відновлювальна ванна високого тиску безпосередньо з'єднана як з одним або декількома регуляторами температури та тиску, так і з ванною утворення карбонілів заліза, яка в свою чергу з боків з'єднана з камерами низького тиску, які є трактами відводу карбонілів заліза до пристрою UA 100580 C2 (12) UA 100580 C2 безперервного розкладання карбонілів заліза на залізний пил та оксид вуглецю, до якого приєднані тракти вилучення оксиду вуглецю та тракт передачі залізного пилу до камери відновлення водню, причому до тракту передачі залізного пилу приєднано тракт подачі водяної суміші. UA 100580 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується енергетичної галузі і може бути використаний для виробництва водню, використовуючи залізо-паровий метод. Відомий агрегат для виробництва водню, в якому відновлення водню здійснюють за рахунок взаємодії водяної пари з шаром розжареного вугілля [1]. Недоліком цього агрегату виробництва водню є низька ефективність процесу, оскільки реакція взаємодії заліза з оксидами водню протікає зі значною швидкістю при температурах не нижче 450 °С, і незважаючи на високу температуру зміщується у бік утворення початкових продуктів, а також те, що ефективне відділення водню від вуглекислого газу здійснюється при тиску більш ніж 20 атм. Найбільш близьким по технічній суті і результатам, що досягаються, є агрегат виробництва водню, в якому процеси відновлення здійснюють за рахунок подачі до оксидів водню хімічних елементів з значно більшою, чим водень, хімічною активністю, наприклад залізом [2]. Недоліком цього агрегату виробництва водню є недостатня економічність процесу, оскільки рівновага у бік утворення водню згідно з принципом Ле-Шателье зрушується при зниженні температури, проте при низьких температурах із-за малої швидкості реакції рівновага в системі встановлюється занадто повільно і продуктивність виробництва водню зменшується, відновлювання водню за допомогою хімічних елементів з великим стандартним хімічним потенціалом не рентабельно із-за великої ціни цих елементів. Задачею винаходу є підвищення економічної доцільності одержання екологічного палива, яким є водень з оксидів водню, за рахунок підвищення продуктивності виробництва водню при зниженні собівартості процесу. Поставлена задача досягається тим, що заявлена установка виробництва водню, яка включає в себе металургійний агрегат Фролова (за патентом UA 92103 C2), що містить в собі відновлювальну ванну високого тиску, яка зверху з'єднана з трактами подачі вугільної та з боків - з трактами подачі паливо-окислювальної суміші, а знизу вказана відновлювальна ванна високого тиску безпосередньо з'єднана з одним або декількома регуляторами температури та тиску, так і з ванною утворення карбонілів заліза, яка в свою чергу з боків з'єднана з камерами низького тиску, які є трактами відводу карбонілів заліза до пристрою безперервного розкладання карбонілів заліза на залізний пил та оксид вуглецю, до якого приєднані тракти вилучення оксиду вуглецю та тракт передачі залізного пилу до камери відновлення водню, причому до тракту передачі залізного пилу приєднано тракт подачі водяної суміші. Установка виробництва водню фактично складається з трьох камер. Перша камера знаходиться в агрегаті Фролова і в неї із сполук заліза отримують карбоніли заліза, друга камера знаходиться також в агрегаті Фролова, але в неї із карбонілів заліза отримують пил заліза. Третя камера є додатком до агрегату Фролова і в неї із пилу заліза отримують сполуки заліза та водень. Відновлення окислювальних сполук заліза в металургійному агрегаті Фролова здійснюють використовуючи сполуки вуглецю таким чином, щоб в агрегаті послідовно протікали одночасно взаємопов'язані три процеси. В відновлювальній ванні агрегату Фролова, в якій утворюються карбоніли заліза з кисню та гідратів заліза, процес краще протікає при високому тиску, здійснюється процес відновлення заліза, в камерах низького тиску із карбонілів заліза утворюється пил заліза, який має високу реакційну поверхню. Технологічний процес виробництва водню в агрегаті пов'язаний не тільки з температурою, і з тиском в робочому просторі відновлювальної ванни та ванни карбонілів заліза, а також в камері низького тиску металургійного агрегату. Цей процес пов'язаний з швидкістю окислювальних процесів взаємодії пилу заліза та оксидів водню в агрегаті відновлення водню. Суть агрегату виробництва водню полягає в наступному і пояснюється на кресленні, де показана принципова схема виробництва водню в агрегаті. Для запропонованого агрегату виробництва водню, який складається із металургійного агрегату Фролова 1, із якого з одного боку гази, наприклад оксид вуглецю, надходять до агрегату подальшої переробки 2, а з другого боку пил заліза надходить до бункера його накопичення 3. Із бункера 3 пил заліза та оксидів водню попадає до камери відновлення водню 4, а із камери відновлення водню 4 водень прямує до екологічно небезпечних енергетичних підприємств та агрегатів, а гідрати заліза до металургійного агрегату Фролова. Агрегат виробництва водню діє таким чином. Процес виробництва водню в установці розпочинають з того, як із металургійного агрегату Фролова 1 починають надходити карбоніли заліза, які розкладаються при низькому тиску на оксид вуглецю та пил заліза. Гази прямують до подальшої переробки в цінні хімічні сполуки, наприклад метанол, а пил заліза за допомогою магнітного поля до бункеру накопичення 3. Із бункеру накопичення 3 пил заліза за допомогою оксидів водню та спільно з ним прямує до 1 UA 100580 C2 5 10 15 камери відновлення водню 4. З камери відновлення водню водень прямує до екологічно небезпечних, а гідрати заліза до металургійного агрегату Фролова 1. Порівнювальний аналіз із прототипом показує, що заявлений агрегат виробництва водню відрізняється від прототипу і відповідає критерію винаходу "новизна". Порівняння заявленого агрегату виробництва водню з іншими технічними рішеннями показує, що він має нові властивості, що дозволяє зробити висновок про відповідність технічного рішення критерію "істотні відмінності". Запропонований агрегат виробництва водню дозволяє підвищити продуктивність виробництва водню в агрегаті до рівня, що дозволяє технології зайняти провідне місце в виробництві екологічно небезпечних видів палива. Технологія дозволяє знизити собівартість виробництва водню в 2-2,5 рази, ніж собівартість виробництва водню іншими технологіями. Джерела інформації, що прийняті до уваги при розгляді заявки: 1. Основы современной энергетики. Москва. Издание в двух томах. Под общей редакцией Е. В. Аметистова - Т. 1. Под редакцией А. Д. Трухния. 2. Назаров Р.С., Кущ С.Д., Кравченко О.В., Фокина Э.Э., Тарасов Б.П. Водородгенерирующие материалы для источников водорода гидролизного типа // Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология", № 6, 2010. - С. 26-32. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 Установка виробництва водню, яка включає в себе металургійний агрегат Фролова, що містить в собі відновлювальну ванну високого тиску, яка зверху з’єднана з трактами подачі вугільної та з боків - з трактами подачі паливо-окислювальної суміші, а знизу вказана відновлювальна ванна високого тиску безпосередньо з'єднана як з одним або декількома регуляторами температури та тиску, так і з ванною утворення карбонілів заліза, яка в свою чергу з боків з'єднана з камерами низького тиску, які є трактами відводу карбонілів заліза до пристрою безперервного розкладання карбонілів заліза на залізний пил та оксид вуглецю, до якого приєднані тракти вилучення оксиду вуглецю та тракт передачі залізного пилу до камери відновлення водню, причому до тракту передачі залізного пилу приєднано тракт подачі водяної суміші. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2