RU2484008C1 - Способ отделения водорода от легкого углеводородного газа и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ отделения водорода от легкого углеводородного газа и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484008C1 RU2484008C1 RU2011150410/05A RU2011150410A RU2484008C1 RU 2484008 C1 RU2484008 C1 RU 2484008C1 RU 2011150410/05 A RU2011150410/05 A RU 2011150410/05A RU 2011150410 A RU2011150410 A RU 2011150410A RU 2484008 C1 RU2484008 C1 RU 2484008C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- hydrocarbon gas
- reaction
- cyclone chamber
- pipe
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 24
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 24
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 11
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Изобретенея относится к области химии. Устройство для отделения водорода от легкого углеводородного газа включает ускоритель электронов 1 с направляющим соплом 4, который подсоединен к реакционно-циклонной камере 2, выполненной конической формы. У верхнего основания реакционно-циклонной камеры расположен входной патрубок 3 для ввода легкого углеводородного газа, а у нижнего основания реакционно-циклонной камеры - выходной патрубок 5 для вывода утяжеленных фракций. В центральной части реакционно-циклонной камеры расположен водородоотделительный патрубок 6 с водородоотделительным фильтром 7 для вывода водорода. Внутри водородоотделительного патрубка расположен циркуляционный патрубок 8 для вывода на этап циркуляции несреагировавшего углеводородного газа. В циркуляционный патрубок встроен автоматизированный шаровой кран 9 и газоанализатор 10 для регулирования потока циркуляции углеводородного газа. Ввод легкого углеводородного газа в реакционно-циклонную камеру осуществляют при давлении 0,1-0,3 МПа. Изобретение позволяет снизить электропотребление и капитальные затраты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение может применяться в газовой, нефтяной, химической, энергетической и металлургической отраслях промышленности. Изобретение соответствует всем нормам экологического надзора. В зависимости от поставленных технологических задач может изготавливаться с различными техническими характеристиками. Изобретение позволяет получить чистый водород и утяжеленные фракции алканов из поступаемого в устройство легкого углеводородного газа - метана (CH4). Также наряду с метаном в устройство могут поступать более тяжелые фракции углеводородного газа, такие как этан, пропан, бутан и т.д.
Устройство для получения водорода с его последующим отделением от легкого углеводородного газа (см. чертеж) включает: ускоритель электронов 1 и реакционно-циклонную камеру 2. В качестве ускорителя электронов может использоваться любой из известных аналогов электронно-ускорительной техники, например патенты на изобретение №2418338 «Сильноточный ускоритель ионов», №2396632 «Кислотный генератор», №2392782 «Линейный ускоритель ионов» и т.д. Реакционно-циклонная камера выполнена из нержавеющей стали конической формы для эффективного разделения продуктов конверсии легкого углеводородного газа, а именно водорода и фракций алканов. У верхнего (большего) основания реакционно-циклонной камеры расположен входной патрубок 3 для ввода легкого углеводородного газа. У нижнего (меньшего) основания реакционно-циклонной камеры расположено направляющее сопло 4 ускорителя электронов, которое предназначено для задания направления и расширения потока электронов. Направляющее сопло также выполнено в конической форме, но с большей конусностью для отсечения мертвой зоны. Также у нижнего основания реакционно-циклонной камеры расположен выходной патрубок 5, предназначенный для вывода утяжеленных фракций углеводородного газа. В центральной части реакционно-циклонной камеры установлены два патрубка: водородоотделительный патрубок 6 и циркуляционный патрубок 8. Водородоотделительный патрубок предназначен для вывода водорода из реакционно-циклонной камеры. Вывод водорода производится через водородоотделительный фильтр (мембрану) 7, который имеет вид цилиндрической сетки с проходными отверстиями, соразмерными атомам водорода. В качестве такой сетки также может быть применен любой из известных аналогов, например патенты на изобретение №2418622 «Газоразделительная мембрана, содержащая микропористый кремнеземный слой на основе кремнезема, легированного трехвалентным элементом», №98107810 «Способ получения водорода с использованием мембраны из твердого электролита» и т.д. Циркуляционный патрубок предназначен для отвода несреагировавших объемов газа. В него встроены автоматизированный шаровой кран 9 и газоанализатор 10, позволяющие регулировать скорость потока циркуляции газа.
Способ заключается в отделении водорода от поступающего в реакционно-циклонную камеру 2 легкого углеводородного газа (метана), через входной патрубок 3. Отделение происходит за счет центробежной силы и постоянного бомбардирования молекул входящего газа электронами, вылетающими с определенным ускорением из ускорителя электронов 1. Направляющее сопло 4 ускорителя электронов сконструировано таким образом, что бомбардировка электронами накрывает весь объем газа вплоть до входного патрубка, но при этом в нижней части камеры остается мертвая зона, через которую выходят утяжеленные фракции углеводородного газа. Легкий углеводородный газ поступает в устройство под давлением 0,1-0,3 МПа и за счет конической формы камеры закручивается и ускоряется под воздействием центробежной силы. За счет бомбардировки электронами от молекул легкого углеводородного газа отбивается водород и вылетает из камеры через водородоотделительный фильтр 7 и далее поступает по водородоотделительному патрубку 6 к потребителю. В это же время утяжеленные фракции выходят из установки, прижимаемые к стенке камеры под воздействием центробежной силы, в противоположном направлении через выходной патрубок 5.
Химические процессы, происходящие в реакционно-циклонной камере при воздействии пучка ускоренных электронов на углеводородный газ, описываются следующими уравнениями:
В результате воздействия ионизирующего излучения в исходной газовой смеси образуется большое количество свободных радикалов. В дальнейшем, за счет реакций роста и передачи цепи и рекомбинации радикалов происходит укрупнение алкильных радикалов и образование водорода.
В качестве аналогов данного способа и устройства могут быть рассмотрены следующие патенты на изобретение: патент №2394754 «Способ получения водорода из углеводородного сырья» (ближайший аналог); патент №2397141 «Способ получения водорода и химический реактор для его осуществления». А также патенты на полезную модель: №80160 «Устройство для получения углерода и водорода из углеводородного газа»; №81964 «Ультразвуковое устройство получения водорода»; №111840 «Установка для получения водорода и гидрооксидов алюминия из алюминия или его сплавов». Во всех вышеперечисленных изобретениях и полезных моделях отделение водорода осуществляется за счет электрического, электротермического или электрохимического воздействия на компоненты реагирующих веществ. В данном же описании способа и устройства отделения водорода воздействие относится к физико-химическим процессам, что составляет существенное отличие.
Claims (2)
1. Устройство для отделения водорода от легкого углеводородного газа, включающее ускоритель электронов с направляющим соплом, который подсоединен к реакционно-циклонной камере, выполненной конической формы, у верхнего основания реакционно-циклонной камеры расположен входной патрубок для ввода легкого углеводородного газа, у нижнего основания реакционно-циклонной камеры - выходной патрубок для вывода утяжеленных фракций, в центральной части реакционно-циклонной камеры - водородоотделительный патрубок с водородоотделительным фильтром для вывода водорода, внутри водородоотделительного патрубка расположен циркуляционный патрубок для вывода на этап циркуляции несреагировавшего углеводородного газа, в циркуляционный патрубок встроены автоматизированный шаровой кран и газоанализатор для регулирования потока циркуляции углеводородного газа.
2. Способ отделения водорода от легкого углеводородного газа, характеризующийся тем, что процесс осуществляется в устройстве по п.1, при этом ввод легкого углеводородного газа в реакционно-циклонную камеру осуществляют при давлении 0,1-0,3 МПа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011150410/05A RU2484008C1 (ru) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | Способ отделения водорода от легкого углеводородного газа и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011150410/05A RU2484008C1 (ru) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | Способ отделения водорода от легкого углеводородного газа и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2484008C1 true RU2484008C1 (ru) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011150410/05A RU2484008C1 (ru) | 2011-12-12 | 2011-12-12 | Способ отделения водорода от легкого углеводородного газа и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2484008C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU794961A1 (ru) * | 1979-01-30 | 1982-01-30 | Ленинградский электротехнический институт связи им.М.А.Бонч-Бруевича | Способ выделени атомов водорода и его изотопов |
| SU1000390A1 (ru) * | 1981-08-14 | 1983-02-28 | Научно-производственное объединение "Тулачермет" | Способ очистки водорода |
| US20090056224A1 (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-05 | Kaufman Thomas W | Method for gasifying hydrocarbon materials for the production of hydrogen |
| RU2394754C1 (ru) * | 2009-03-26 | 2010-07-20 | Дмитрий Львович Астановский | Способ получения водорода из углеводородного сырья |
| US20100209335A1 (en) * | 2000-01-06 | 2010-08-19 | Mills Randell L | Ion cyclotron power converter and radio microwave generator |
-
2011
- 2011-12-12 RU RU2011150410/05A patent/RU2484008C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU794961A1 (ru) * | 1979-01-30 | 1982-01-30 | Ленинградский электротехнический институт связи им.М.А.Бонч-Бруевича | Способ выделени атомов водорода и его изотопов |
| SU1000390A1 (ru) * | 1981-08-14 | 1983-02-28 | Научно-производственное объединение "Тулачермет" | Способ очистки водорода |
| US20100209335A1 (en) * | 2000-01-06 | 2010-08-19 | Mills Randell L | Ion cyclotron power converter and radio microwave generator |
| US20090056224A1 (en) * | 2007-08-29 | 2009-03-05 | Kaufman Thomas W | Method for gasifying hydrocarbon materials for the production of hydrogen |
| RU2394754C1 (ru) * | 2009-03-26 | 2010-07-20 | Дмитрий Львович Астановский | Способ получения водорода из углеводородного сырья |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Snoeckx et al. | Plasma technology–a novel solution for CO 2 conversion? | |
| Radjagobalou et al. | Photooxygenation in an advanced led-driven flow reactor module: Experimental investigations and modelling | |
| US9844742B2 (en) | Device for liquid degassing | |
| CN111116341B (zh) | 一种深度去除氧化液中杂质的方法与装置 | |
| US9475996B2 (en) | Centrifugal fluid ring plasma reactor | |
| MY137071A (en) | Device and method for converting carbon containing feedstock into carbon containing materials, having a defined nanostructure | |
| RU2008132148A (ru) | Способ и реактор для анаэробной очистки сточных вод | |
| RU2016135923A (ru) | Способы и системы управления процессом высокоэффективной анаэробной конверсии водорода и оксидов углерода в спирты | |
| EA201791631A1 (ru) | Способ конверсии метанола в углеводороды, пригодные для использования в качестве бензина или смесевого компонента | |
| Sun et al. | Sustainable ammonia production via nanosecond-pulsed plasma oxidation and electrocatalytic reduction | |
| RU2484008C1 (ru) | Способ отделения водорода от легкого углеводородного газа и устройство для его осуществления | |
| US20110011728A1 (en) | System and method for conversion of molecular weights of fluids | |
| Hu et al. | Conversion of methane to C2 hydrocarbons and hydrogen using a gliding arc reactor | |
| Moss et al. | Integrated CO2 capture and utilization using non-thermal plasmolysis | |
| RU2017123568A (ru) | Интегрированный способ риформинга и изомеризации углеводородов и установка для его осуществления | |
| EA202092175A1 (ru) | Реактор на топливных элементах и способ прямой конверсии углеводородсодержащего газа в продукт высших углеводородов | |
| US20140069011A1 (en) | Hydrogen sulfide and carbonyl sulfide removal apparatus using microwave plasma, and method thereof | |
| ITMI20090365A1 (it) | Procedimento integrato per la produzione di idrogeno da acido solfidrico | |
| CN108264025B (zh) | 一种适用于蒽醌法制过氧化氢中过氧化氢净化的方法及装置 | |
| RU2014153237A (ru) | Способ получения синтетических жидких углеводородов из природного газа | |
| RU2417250C1 (ru) | Способ переработки природного газа в жидкие углеводороды | |
| US20220339559A1 (en) | Systems and methods for mixture separation | |
| WO2014039706A1 (en) | Methods for power generation from h2o, co2, o2 and a carbon feed stock | |
| Pérez et al. | Selenastrum capricornutum: harvesting and oil extraction, for biodiesel production | |
| US20250074850A1 (en) | Method and system for methanol production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181213 |