Спосіб виробництва водню

Реферат: Спосіб виробництва водню включає подачу в відновлювальну ванну металургійного агрегату Фролова зверху окислювальних з'єднань заліза, наприклад гідратів заліза, та відновних матеріалів, наприклад суміші вугільного пилу, до підігрітих газових потоків та видачу із нього пилу заліза. Подачу пилу заліза до оксидів водню здійснюють при критеріях Біо менше 0,25 та критеріях Рейнольдса більш ніж 2300. При цьому продукти окислення заліза оксидами водню безперервно повертають до відновлювальної ванни агрегату Фролова, а продукти відновлення заліза безперервно повертають до камери окислення заліза оксидами водню. UA 76367 U (12) UA 76367 U UA 76367 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до енергетичної галузі і може бути використана для виробництва водню використовуючи залізопаровий метод. Відомий спосіб виробництва водню, який включає подачу водяної пари крізь шар розжареного вугілля [1]. Недоліком цього способу 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, змішується 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 результатах, що досягаються, є спосіб виробництва водню, який включає подачу до оксидів водню хімічних елементів з значно більшою, ніж водень, хімічною активністю, наприклад залізом [2]. Недоліком цього способу 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. Але найбільш близьким по технічній суті і результатах, що досягаються, є спосіб виробництва водню, який включає подачу до оксидів водню хімічних елементів з значно більшою, ніж водень, хімічною активністю, наприклад алюмінієм [3]. Недоліком цього способу виробництва водню є не тільки недостатня економічність процесу із-за того, що алюміній має велику активність по відношенню до кисню, а і велика безпека користування хімічними елементами з такою активністю. Задачею корисної моделі є підвищення економічної доцільності одержання екологічно безпечного палива, яким є водень з оксидів водню. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виробництва водню в агрегаті відновлення водню, який включає подачу в відновлювальну ванну металургійного агрегату Фролова зверху окислювальних з'єднань заліза, наприклад гідратів заліза, та відновних матеріалів, наприклад суміші вугільного пилу, до підігрітих газових потоків та видачу із нього пилу заліза, згідно з корисною моделлю, подачу пилу заліза до оксидів водню здійснюють при критеріях Біо менше 0,25 та критеріях Рейнольдса більш ніж 2300, при цьому продукти окислення заліза оксидами водню безперервно повертають до відновлювальної ванни агрегату Фролова, а продукти відновлення заліза безперервно повертають до камери окислення заліза оксидами водню. Відновлення окислювальних сполук 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 краще здійснюється при низькому тиску, а в камерах агрегату відновлення водню процес протікає краще, коли процес має критерій Біо менше 0,25, а критерій Рейнольдса більш ніж 2300. 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 кисню водню в агрегаті відновлення кисню. Верхня межа критерію Біо 0,25 стримується кінетичними умовами, пов'язаними з взаємодією оксиду водню та пилу заліза. При критерії Біо більш ніж 0,25 сумарна поверхня взаємодії пилу заліза з киснем водню зменшується, що зменшує швидкість реакції відновлення водню. Нижня межа критерію Рейнольдса стримується також кінетичними умовами реакції взаємодії пилу заліза з киснем водню. При критерії Рейнольдса менш ніж 2300 зменшується ефективний об'єм взаємодії оксидів водню пилом заліза, що також призводить до зменшення швидкості відновлення водню. Спосіб виробництва водню в металургійному агрегаті полягає в наступному і пояснюється на кресленні, де показана принципова схема виробництва водню в агрегаті. Для запропонованого способу виробництва водню в агрегаті, який, наприклад, складається із металургійного агрегату Фроловаї, із якого з одного боку гази, наприклад, оксид вуглецю надходять до агрегату дальшої переробки 2, а пил заліза до бункера його накопичення 3. Із бункера 3 пил заліза та кисень водню попадають 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. Спосіб здійснюється таким чином. 1 UA 76367 U 5 10 15 20 Процес виробництва водню в агрегаті розпочинають з того, як із металургійного агрегату Фролова 1 надходить карбоніли заліза, які розкладаються при низькому тиску на окисел вуглецю та пил заліза. Гази прямують до подальшої переробки в цінні хімічні сполуки, наприклад, метанол, а пил заліза за допомогою магнітних полів до бункера накопичення 3. Із бункера накопичення 3 пил заліза за допомогою кисню водню та сумісно з ним прямує до 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 спосіб виробництва водню в агрегаті відновлення водню відрізняється від прототипу і відповідає критерію корисної моделі "новизна". Запропонований спосіб виробництва водню в агрегаті відновлення 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 разу, ніж собівартість виробництва водню іншими технологіями. Джерела інформації: 1. Основы современной энергетики. Москва. Издание в двух томах. Под общей редакцией Е. В. Аметистова, том 1 под редакцией А. Д. Трухния. 2. Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология», № 6,2010. 3. http: //www. membrane, m/ particle/ 3188. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб виробництва водню, який включає подачу в відновлювальну ванну металургійного агрегату Фролова зверху окислювальних з'єднань заліза, наприклад гідратів заліза, та відновних матеріалів, наприклад суміші вугільного пилу, до підігрітих газових потоків та видачу із нього пилу заліза, який відрізняється тим, що подачу пилу заліза до оксидів водню здійснюють при критеріях Біо менше 0,25 та критеріях Рейнольдса більш ніж 2300, при цьому продукти окислення заліза оксидами водню безперервно повертають до відновлювальної ванни агрегату Фролова, а продукти відновлення заліза безперервно повертають до камери окислення заліза оксидами водню. Комп’ютерна верстка С. Чулій 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