Устройство для получения водорода и кислорода. Водорода схема

Водород схема уровней - Справочник химика 21

    Если атом водорода поместить в сильное электрическое ноле, то его энергетические уровни расш,енляются, т. е. появляются новые уровни, лежаш,ие выше и ниже первоначальных (эффект Штарка). Разность между любыми двумя соседними уровнями пропорциональна напряженности ноля. Было показано [120, 133], что такое же действие могут оказывать электрические поля, создаваемые лигандами в области комплекса, где расположен центральный ион переходного металла. В частности, поле кубической симметрии, создаваемое шестью молекулами воды в вершинах правильного октаэдра вокруг иона Со +, расщепляет исходный одиночный уровень энергии на три уровня, причем расстояние между соседними уровнями составляет около 10 см , или 28 ккал. Эффект небольшого искажения правильного октаэдра можно учесть, вводя дополнительное ромбическое поле, которое накладывается на идеальное кубическое поле. Это приводит к дальнейшему расщеплению двух нижних уровней в триплеты, в каждом из которых расстояние между уровнями значительно меньше, как это показано на схеме  [c.193]     Все уровня атома лития расположены ниже соответствующих уровней атома водорода, причем сдвиг их тем меньше, чем больше угловые моменты соответствующих орбита-лей, т. е. 5-уровень сдвигается сильнее р-уровня, р-уровень — сильнее -уровня и т. д. Энергии орбиталей уменьшаются с возрастанием Z. Понижение энергии орбитали уменьшается с ростом главного квантового числа п. Расщепление уровней с данным п возникает из-за межэлектронного отталкивания. В пределе при 2->оо орбитали внутренних электронов с данным п снова становятся вырожденными по I, так как межэлектронное взаимодействие становится незначительным по сравнению с электронно-ядерным взаимодействием. Для атома водорода 3 /-орби-таль лежит ниже 4 , в то же время для 7обратный порядок по энергии. Для 2 21 З -орбиталь вновь лежит ниже 45-орбитали. Аналогичные изменения порядка орбита-лей можно проследить и для других уровней. Результаты исследования атомных спектров и точных расчетов энергетических уровней многоэлектронного атома позволяют представить следующую схему расположения энергетических уровней многоэлектронного атома  [c.65]

    Конечно, обычно для обозначения всех понятий используют более научный язык. Например, значения энергии, которой обладает атом, указывают на вертикальной шкале и называют уровнями энергии. На рис. 15-7 представлена схема уровней энергии атома водорода. Каждый уровень энергии характеризуется целым числом п, причем самый низкий уровенЬ имеет п—1. [c.385]

    Окись азота, по-видимому, выполняет роль катализатора, уменьшая обрыв за счет реакции (8). Экспериментальное доказательство этого основывается на использовании самой окиси азота в качестве сенсибилизатора и на поведении других сенсибилизаторов, дающих, вероятно, окись азота [74]. Если смеси водорода и кислорода ввести в горячий реакционный сосуд с окисью азота, то почти мгновенно происходит воспламенение, при условии что давление окиси азота лежит выше нижнего предела, который очень напоминает величину предела для двуокиси азота. Возможно, в случае окиси азота имеется и верхний предел, что подтверждается полным анализом предложенной схемы [77], однако это трудно проверить из-за вероятного образования двуокиси азота при смешении газов во время впуска. При использовании в качестве сенсибилизаторов вещества типа хлористого нитрозила поведение системы оказывается очень сходным с ее поведением при добавлении NOg. И здесь наблюдается индукционный период, более короткий в случае частичного разложения хлористого нитрозила, причем обнаруживаются сенсибилизирующие пределы, почти идентичные с наблюдавшимися в случае NOo. Не исключена возможность, что пределы определяет [74] та же самая система N0—N0-2. Другие азотсодержащие газы, использовавшиеся в качестве сенсибилизаторов, действуют, по-видимому, аналогичным путем (например, в случае хлорпикрина). Недавно опубликованная работа по использованию аммиака в качестве сенсибилизатора в сочетании с наблюдавшимся образованием следов окиси азота при термическом окислении аммиака подтверждает, что аммиак также дает окись азота, являющуюся эффективным катализатором. Отличие от других сенсибилизаторов в данном случае состоит в том, что аммиак [78] удаляется скорее путем окисления, чем по реакции с водородом. Было бы интересно знать, достигается ли в этой системе стационарный уровень двуокиси азота. [c.484]

    Точки изображают толе.ко внешние электроны каждого из атомов. Два электрона в ковалентной связи принадлежат обоим связанным атомам. Подсчитайте точки, окружающие каждый символ. Если они на схеме расположены между атомами, то это электроны совместного пользования. Заметьте, что в метане каждый атом водорода и каждый атом углерода имеют заполненный внешний электронный уровень. [c.187]

    С. Применение того или иного сырья оказывает влияние на схему производства водорода. В исходном сырье конверсии в зависимости от его происхождения могут содержаться соединения серы и олефиновые углеводороды в количествах, превышающих допустимый уровень. [c.125]

    При таком распределении электронов атом углерода имеет четыре наполовину заполненные валентные орбиты. Состояние (37) менее устойчиво, чем (34), так как один электрон переходит с 25-уровня энергии на несколько более высокой 2р-уровень энергии. Этот процесс называется активированием электрона. С другой стороны, энергия активирования не очень велика, и благодаря этому атом углерода приобретает способность к образованию четырех ковалентных связей. Каждая ковалентная связь увеличивает устойчивость на большую величину, чем просто для компенсации энергии, затраченной на активирование одного из 25-электронов. По схеме (37) атом углерода может обобщить электроны, например, с четырьмя атомами водорода или четырьмя атомами фтора. Следовательно, углерод четырехвалентен  [c.426]

    Уровень обессеривания, при котором может работать установка R D, очевидно, является функцией наличия водорода. Поэтому стратегия использования ресурсов водорода для НПЗ с комплексной схемой получения бензина включает множество анализов того же типа, которые выполнялись для НПЗ с получением дизельных топлив, касающихся очистки водорода в потоке сухого газа из установки платформинга, потоках газа мгновенного испарения низкого давления установки R D и пр. Однако в дополнение к этому должна рассматриваться и возможность извлечения водорода из потока сухого газа установки R . В таблице 4 приведен состав потока сухого газа с установки R . Этот поток очень трудно очищать, поскольку он содержит низкий процент водорода и в нем присутствуют неконденсируемые инерты, такие как окислы углерода и азот, содержание которых в водороде, подаваемом в качестве подпитки на большую часть установок гидрирования, должно быть снижено. Экономические показатели извлечения водорода из потоков водорода низкой чистоты близки к наилучшим, когда оценка основана исключительно на прибавочной стоимости [c.490]

    Для предупреждения образования в аппаратуре и помещении взрыво- и пожароопасных газовых смесей состав выходящих из электролизера газов непрерывно и автоматически фиксируется приборами и, когда чистота водорода становится ниже 98,5%, а кислорода ниже 98%, подаются световой-и звуковой аварийные сигналы не менее одного раза в смену производится контрольный анализ газов переносными газоанализаторами в различных местах технологической схемы контролируется уровень жидкости в газо-сборниках, не допуская работу электролизера при отсутствии в мерном стекле видимого уровня столба жидкости систематически производится тщательная очистка опорных изоляторов электролизера для предотвращения токов утечки в землю электролизеры после остановки и перед пуском продуваются азотом. Для контроля за содержанием водорода в помещении имеются автоматически действующие газоанализаторы, включающие аварийный сигнал, когда содержание водорода в воздухе более 0,4%. При содержании водорода выше % технологическое оборудование цеха автоматически останавливается. При загорании водород тушат СОг, азотом или хладонами. [c.22]

    Режим газового питания ПФД принципиально отличается от ДИП и может быть реализован разными путями (рис. 38) — предварительным смешением азота и кислорода (а), азота и водорода (б), а также водорода и воздуха (в). Во многих случаях вместо чистого кислорода может быть использована смесь кислорода с азотом или воздух. Иногда по центральной трубке подают водород (г), но это повышает уровень шумов. Недостатком схемы а является необходимость применения больших скоростей водорода (до 300 мл/мин), так как в противном случае при высоких концентрациях вещества в потоке газа-носителя наблюдается снижение эмиссии пламени. Схема в также требует больших расходов водорода для поддержания нормального режима горения пламени. Столь большие расходы водорода создают яркое свечение пламени, что вызывает необходимость экранирования светового потока, поступающего на фотоумножитель. Предварительное смешение водорода с газом-носителем (N2) допускает небольшие расходы водорода (30 мл/мин) и не требует ослабления светового потока, но при введении в хроматографическую колонку больших проб (несколько микролитров), особенно при выходе узких зон растворителя, пламя может гаснуть [c.80]

    Конфигурация " -состояния известна недостаточно точно, но весьма вероятно, что оно характеризуется схемой (15з) (2хз) (2рз) (2рт) 3хз, так как два неэквивалентных з-электрона могут к ней приводить. Поскольку состояние отличается от наиболее устойчивого тем, что 2/ з-электрон переходит на более высокий 38з-уровень, оно, вероятно, должно быть весьма неустойчивым. Таким образом, соотнощения для фтористого водорода могут быть представлены следующей схемой  [c.323]

    Схема энергетических уровней МО молекулы ВеН , приведенная на рис. 40, составлена следующим образом. В левой части диаграммы расположены валентные орбитали центрального атома, причем более устойчивый 25-уровень располагается ниже 2р-уровня. Орбитали 15 двух атомов водорода находятся в правой части диаграммы. Вследствие различия в электроотрицатель-ности 15-уровни водорода расположены ниже 25- и 2р- [c.104]

    При излучении или поглощении атомом энергии электрон переходит, с одного энергетического уровня на другой. Поглощению атомом энергии соответствует переход с низших на более высокие уровни, излучению — переход с вышележащих на нижележащие энергетические уровни. По схеме уровней атома можно непосредственно определить его спектр, найдя по правой шкале волновые числа спектральных линий. На рис. 1 изображен спектр водорода. Он состоит из нескольких серий. Серия Лаймана возникает при переходе электрона с возбужденных уровней энергии, имеющих главные квантовые числа п=2, 3, 4..... на самый глубокий уровень [c.11]

    На рис. 56 приведена схема производства этилсиликата-32. Этиловый спирт из хранилища 1 заливают в мерник-дозатор 2. Четыреххлористый кремний загружают в мерник-дозатор 3. В нижнюю часть реактора 6 одновременно подают четыреххлористый кремний из мерника 3 и этиловый спирт из мерника 2 в определенных соотношениях (обычно по объему в соотношении 1,0 2,2). Температуру в реакторе поддерживают 30—40 °С. Выделяющийся хлористый водород и уносимые с ним пары спирта и эфира направляют в обратный холодильник 4, откуда жидкость возвращают через газоотделитель 5, в реактор 6. Хлористый водород через ловушки 7 направляют на очистку и компримирование для дальнейшего использования в процессе синтеза хлористых алкилов или для получения органохлорсиланов. Уровень жидкости в реакторе, постепенно поднимаясь, доходит до переливной трубы, через которую этилсиликат-сырец сливают в отгонный куб 12 (отгонных кубов обычно несколько и они работают попеременно — пока в одном идет отгонка, другой заполняется). После заполнения отгонного куба содержимое аппарата [c.109]

    Для электролизеров, работающих под давлением, предложена схема [60], приведенная на рис. 2-23, сочетающая гидравлический принцип регулирования давления газов с использованием поплавковых клапанов. Промыватели газов барботажного типа соединены с электродными пространствами ячеек так же, как и в описанной ранее схеме на рис. 2-22. Они обеспечивают постоянный уровень электролита в ячейках электролизера и компенсируют разницу давления обоих газов, если она не выходит за определенные, сравнительно небольшие пределы до 50 кПа (около 500 мм вод. ст.). Для поддержания равенства давления водорода и кислорода в электродных пространствах при более высокой разнице давления в потребляющей газовой сети каждый из промывателей газов снабжен дополнительно регулятором давления с поплавковым игольчатым клапаном. При создании разности давления газов уровень жидкости в промывателе и регуляторе одного из газов (имеющего большее давление) понижается, а другого — повышается. Игольчатый клапан открывает выход в ресивер для газа, имеющего повышенное давление, и закрывает выход другого газа до тех [c.101]

    Второй период системы открывают литий и бериллий, у которых внешний энергетический уровень содержит лишь -электроны. Для этих элементов схема молекулярных орбиталей ничем не будет отличаться от энергетических диаграмм молекул и ионов водорода и гелия, с той лишь разницей, что у последних она построена из 1 -электронов, а у Ь12 и Ве -из 2 -электронов. 1 -электроны лития и бериллия можно рассматривать как несвязывающие, т.е. принадлежащие отдельным атомам. Здесь будут наблюдаться те же закономерности в изменении порядка связи, энергии [c.58]

    Описанные выше реакции окисления кислородом, сенсибилизованные пигментами, термодинамически могут идти и самопроизвольно, так как сопровождаются уменьшением свободной энергии. Принципиально важнее те фотохимические реакции, которые подобно фотосинтезу приводят к увеличению свободной энергии системы, — реакции, которые запасают энергию. С этой точки зрения суш,ественны наши опыты, в которых на модельных пока объектах осуществлен перенос атома водорода к акцептору, уровень восстановительного потенциала которого лежит у более высоких значений, чем для донора водорода (см. схему на стр. 372). [c.371]

    Ранее было отмечено, что другое состояние, а именно 2 -со-стояние, возникает из конфигурации (Iss) (2/ з) оно, однако, диссоциирует не на два нормальных атома водорода, а на один нормальный и один возбужденный атом, обладающий 2s- или 2/>-электроном. Действительно, согласно схеме соотношения энергетических уровней (рис. 35), ни конфигурация ls2s, ни ls2/> не могут приводить к (Iso) (2ра). Вероятно, что 2s- (или 2р-) электрон превращается в Зрт (или38а),но так как более низкая энергетическая орбита (2рз) является незанятой, то электрон переходит на этот уровень, что он может сделать, не изменяя ни характера симметрии, ни значений А и 5 молекулы. Так как 2/ а-уровень не является более высоким, а возможно даже, что он является более низким, чем 2s- или 2/)-уровень отдельных атомов, то эта орбита не будет теперь ослабляющей. В результате S -состояние молекулы водорода является устойчивым по отношению к одному нормальному и одному возбужденному ( iS или Р) атому водорода (рис. 37), хотя 2ц-состояние с той же самой электронной конфигурацией неустойчиво по отношению к двум нормальным атомам. Сравнительно частым явлением у обычных молекулярных электронных конфигураций является то, что данная конфигурация представляет систему, неустойчивую по отношению к двум нормальным атомам, в то время как та же самая конфигурация может быть устойчивой по отношению к одному или более возбужденным атомам. Ранее было указано, что состояние с высшей мультиплетностью для данной электронной конфигурации является состоянием с низшей потенциальной энергией в его равновесном состоянии диаграмма потенциальной энергии на рис. 37 показывает справедливость этого для рассмотренного случая. [c.342]

    Для иллюстрации описанных выше положений рассмотрим сечения диссоциации невозбужденной молекулы Нг электронным ударом через электронно-возбужденные состояния. Для этого проанализируем схему энергетических уровней молекулы водорода (рис. 6.3). Видно, что состояние 2 + — нестабильное. Кроме того, на этот уровень происходят каскадные переходы из состояний a Zg+ и С Пк. Поэтому возбуждение всех этих переходов приводит к диссоциации. Сечения диссоциации через эти электронно-возбужденные состояния приведены на рис. 6.4. Диссоциация может происходить при переходах на отталкивательные ветви кривых состояний С П , [c.265]

    На рисунке приведена принципиальная схема установки. Бензин из емкости I насосом 2 подается в паровой испаритель 3, где поддерживаются заданные температура и уровень. Пары легкой фракции смешиваются с водородом и поступают в эмеевиковый Перегреватель 4 огневого подогревателя 14, где нагреваются до 450°С, а зат 1 направляются в адсорбер сероочистки 5. Пары очищенного бензина в смеси с непрореагировавшим водородом, пройдя регулятор давления В, охлаждаются в конденсаторе 6. Жидкость сливается в емкость очищенного бензина 9, а несконденсировавшийся газ, пройдя холодильник 7 и сепаратор 8, сбрасывается на свечу. [c.33]

    Рассмотрим связь С-Н в алканах. Углерод более электроотрицательный элемент, чем водород. Вслелствие этого электронная пара этой связи смещена к атому углрода, что в утрированной форме может быть представлено ионной формулой 122 (схема 2.45). Нетрудно видеть, что при таком рассмотрении атом углерода в составе фрагмента С-Н аппроксимируется карбанионом, которому таким образом и приписывается уровень окисления 0. К ионной системе такого типа уже однозначно применимы традиционные представления об окислительно-восстановительных реакциях. Так, окисление 122 с переносом одного электрона приводит к радикалу 123, в то время как окисление с потерей двух электронов дает карбокатион 124. При такой трактовке переход от алканов к спиртам и далее к альдегидам и карбоновым кислотам может четко классифицироваться как процесс окисления с потерей двух, четырех или шести электронов и образованием функциональных производных уровней окисления 1, 2 и 3 соответственно. Аналогичным образом можно интерпретировать переход от алканов к алкенам и алютнам (см. схему 2,45). [c.132]

    Наиболее сложным узлом установок с движущимся слоем катализатора является система циркуляции и регенерации катализатора. На рис. 3.8 приводится схема циркуляции катализатора установки этого типа. Реакторы первой — третьей ступеней Р-1, Р-2, Р-3 расположены друг над другом, и катализатор по системе переточных труб проходит через все три реактора. Реактор четвертой ступени Р-4 расположен отдельно. Из Р-3 и Р-4 наиболее закоксованпый катализатор через систему затворов, предназначенных для того, чтобы предотвратить контакт кислорода и водорода, по линиям пневмотранспорта подается на регенерацию в регенератор Р-5. Из регенератора Р-5 катализатор системой пневмотранспорта возвращается в реакторы первой и четвертой ступеней. Достоинство установок с движущимся слоем катализатора — возможность поддерживать низкий уровень содержания кокса на катализаторе. [c.76]

    Если такова роль электроотрицательности, то можно ожидать образования Н-связи и с участием атомов с низкой электроотрицательностью, если только число электронов в системе не столь велико, чтобы заполнить уровень 1 )2. Такой случай имеет место в бедных электронами боранах. Интересно отметить удивительное сходство между трехцентровой схемой, предложенной Эберхардом, Кроуфордом и Липскомбом для борановых мостиков В — Н — В [573], и трехцентровой же схемой Пиментела для иона НРг. Принципиальное отличие заключается в том, что в случае бифторид-иона приходится учитывать четыре электрона, и потому должна быть введена в рассмотрение несвязывающая функция "фз- Это вызывает необходимость высокой концентрации заряда на концевых атомах, и потому связь оказывается наиболее прочной, если эти атомы обладают сильно выраженной электроотрицательностью. В боранах, однако, слишком мало электронов для заполнения уровня 1 >2 и малая электроотрицательность бора благоприятствует оптимальному распределению электронов между атомами бора и водорода. Из сказанного видно, что метод молекулярных орбит может дать основу для качественного рассмотрения Н-связи и строения боранов .  [c.204]

    Для определения примесей в инертных газах через электрически возбужденный инертный газ пропускают свет от источника, заполненного таким же газом. При этом наблюдается ослабление некоторых спектральных линий (поглощение). Как показали исследования ряда авторов [ 4- 433, 472] наибольшее поглощение обнаружено для линий, возникающих в результате переходов с верхних уровней на метастабильные уровни Рс, и зРз, а также на возбужденный уровень (см. схемы уровней 1). Было замечено, что концентрация возбужденных атомов существенным образом зависит от чистоты газа в адсорбционной разрядной трубке. Наличие таких загрязнений как азот, водород, кислород, пары воды ведет к уменьшению концентрации возбужденных атомов. Это происходит как за счет возможных ударов второго рода между атомал и примеси и метастабильными атомами основного газа, так и за счет уменьшения электронной температуры. Уменьшение концентрации возбужденных атомов, в свою очередь, ведет к уменьшению величины поглощения. Этот процесс имеет место лишь в том случае, если первый потенциал возбуждения примеси ме ь- [c.242]

    Для определения коэффициента теплопередачи при кипении водорода П. Г. Стрелков сконструировал прибор, схема которого изображена на рис. 40 [37]. В прозрачном сосуде Дюара б помещается змеевик 8, изготовленный из монелевой трубки диаметром 4,5 мм. Нагрев трубки производится постоянным током, сила которого измеряется 3]Мперметром 2. Сосуд Дюара 6 заполняется жидким водородом через сифон из сосуда 5 во время опыта уровень водорода в сосуде Дюара поддерживается постоянным. Давление в сосуде Дюара 6 измеряется манометром 4. Замер температуры стенки трубки 8 производится следующим образом. В трубку 8 закачивается весьма чистый (испаренный из сосуда Дюара) водород, который, ожижаясь, имеет давление пара, соответствующее температуре стенки трубки. Давление паров измеряется [c.109]

    Энергетические уровни электрона атома водорода наглядно можно изобразить в виде так называемой схемы термов (рис. 3). Каждый энергетический уровень, или терм, представ- [c.13]

    Из схемы видно, что, исключая водород и инертные газы, максимум Е достигаются у бериллия и магния, с одной стороны, азота и фосфора, с другой. Это объясняется следующим у бериллия и магния заканчивается уровень и 3 2-эпектронов соответственно от бора и алюминия начинается заполнение 2р- и 3/г-уровней, которое наполовину заканчивается как раз у азота и фосфора, результатом чего и является резкий максимум значений Е. [c.107]

    Представим себе теперь с помощью рис. 26 з(нергетическую схему образования молекулы водорода из двух свободных атомов. Из рисунка видно, что с уровня — 27,08 эв (удвоенная работа ионизации атома Н) можно перейти на нулевой уровень, отнимая электроны от двух свободных водородных атомов (расчет произведен на 2 г-атома). Уровень моля Нг лежит на —31,84 эв. т. е. на 104 ккал или 4,76 эв ниже уровня 2 г-атомов Н. На рис. 26 изображены также схема уровней возбуждение и ионизации атома водорода и схема возбуждения и первой ионизации нейтральной молекулы водорода. Из рисунка видно, что работа отрыва второго электрона от иона Н+2 равна 16,24 эв и слегка превышает работу отрыва первого электрона (15,6 эв) от нейтральной молекулы Нг. Сумма первой и второй ионизационных работ (15,6 -Ь 16,24) эв равна, конечно, работе разрыва моля Нг и одновременно ионизации обоих свободных атомов (4,76 -f 27,08) эв. Снижение уровня от —27,08 до—31,84 эв означает, что электроны свободных атомов Н, попадая в силовое поле двух протонов, как бы падают в направлении сближения с ними. [c.79]

    Зависимость энергии электрона как от квантового числа I, так и от главного квантового числа п показана на диаграмме экспериментальных энергетических уровней (рис. 5.11), где уровень 2з (при = 0) показан ниже уровня 2р (при I = 1), уровень 3 ниже уровня Зр, который в свою очередь лежит ниже уровня 3 и т. д. Это же наблюдается (рис. 5.14) в случае возбужденных состояний атома лития , а также всех других атомов, кроме атома водорода. Объяснение такого поведения было предложено Шрёдингером в 1921 г. еще до разработки квантовой механики его объяснение иллюстрируется схематическим представлением орбит, приведенным на рис. 5.15 и 5.16. Шрёдингер исходил из того, что внутреннюю электронную оболочку лития можно заменить эквивалентным зарядом электричества, равномерно распределенным по поверхности сферы соответствующего радиуса, который для лития должен составлять около 0,33 А [пример 5.5, с использованием коэффициента /г в уравнении (5.12)]. Валентный электрон вне этой оболочки должен двигаться в электрическом поле ядра, имеющем заряд -ЬЗе, и в поле двух. йГ-электронов с зарядом —2б (иными словами, в поле заряда +в, равного заряду протона). Можно ожидать, что пока электрон находится вне -оболочки, его поведение будет соответствовать поведению электрона в водородоподобном атоме. Орбита такого рода показана на рис. 5.15 она называется непроникающей орбитой орбиталью). На основании схемы рис. 5.14, можно полагать, что /- или -электрон в возбужденном атоме лития по существу будет [c.130]

    Схема отделения электролиза представленана рис. 29. Рассол из отделения очистки подается через подогреватель 1 в напорный бак 2. Заданная температура питающего рассола поддерживается автоматическим регулированием подачи греющего пара. Подача рассола регулируется таким образом, чтобы в напорных баках 2 поддерживался постоянный уровень, что обеспечивает равномерную подачу рассола в электролизеры 3. Рассол из напорных баков 2 поступает в коллекторы, расположенные яа опорах между рядами ванн, а из них по резиновым шлангам — в электролизеры 3. Хлор из электролизеров отводится в групповые коллекторы, также расположенные на опорах между рядами ванн, соединяется в общих коллекторах и направляется для охлаждения и перекачивания потребителям. Такой же путь проходит и водород. Электролитическая щелочь из электролизеров сливается через воронки в коллектор щелочи и далее самотеком поступает в общие коллекторы и сборники 4 электролитической щелочи, располо- [c.124]

    В рамках модели Хориучи и Поляни рассматривали только возможность туннелирования протона в верхней части барьера, вопрос же о возможности туннелирования протона с низшего невозбужденного уровня не анализировался. Строго говоря, этот вопрос в рамках данной модели не мог быть корректно поставлен. Действительно, для подбарьерного перехода частицы из одного связанного состояния в другое необходимо практическое равенство энергий начального и конечного состояний. В рамках модели Хориучи—Поляни такое совпадение энергий маловероятно, как показано на схемах рис. 3.12 более вероятна ситуация, когда нулевой уровень начального состояния или лежит ниже нулевого уровня конечного, или приходится на запрещенный интервал энергий. Последнее связано с тем, что колебательные кванты для связей водорода велики и расстояние между уровнями составляет величину порядка нескольких килокалорий. Разумеется, возможно и случайное совпадение начального и конечного уровней, но их близость может сохраняться лишь в узком интервале потенциалов и при дальнейшем сдвиге потенциальных кривых нарушится. Что же касается квантового просачивания вблизи вершины барьера, то в этой области форма адиабатических термов существенно искажается по сравнению с исходными термами связей О—Н и М—Н и появляется сильная ангармоничность, приводящая к сближению колебательных уровней. Поэтому в этой области в принципе допустимо рассматривать колебательный спектр как квази-непрерывный и считать возможным туннелирование протона с любого исходного уровня. [c.116]

    Из рассмотрения табл. 1 видно, что первые два элемента периодической системы (водород и гелий) имеют соответственно один или два электрона на оболочке 15 следующий ряд состоит из элементов с заполненной оболочкой Ь и возрастающим числом электронов на оболочке с /г=2, на которой может находиться до 8 электронов (у неона она полностью заполнена). Следующий ряд состоит из восьми элементов вместо 18, предсказываемых нашей схемой, но эту особенность можно легко объяснить. Вначале электроны заполняют уровни 35 и Зр, образуя следующий ряд периодической системы, состоящий из 8 элементов затем электроны заполняют уровень 45, образуя два элемента (типичные щелочной и щелочноземельный металлы калий и кальций) и открывая, таким образом, новый период. Лишь после этого начинает заполняться электронами оболочка 3с1 и образуются переходные элементы периодической системы (от скандия до цинка). Дальше начинает заполняться уровень 4р, что приводит к образованию элементов, сходных с элементами серии А1...Аг. Следовательно, хотя у всех элементов вплоть до криптона на первых четырех оболочках расположены соответственно 2, 8, 18, 8 электронов, длины периодов равняются 2, 8, 8, 18 злемен- [c.36]

    С. 3. Рогинский I (Москва, СССР). В развиваемой ими теории авторы доклада 43-исходят из предположения о решающей роли теплот адсорбции водорода для расположения переходных металлов в ряд по каталитической активности. В принципе определяющая роль таких термохимических и термодинамических характеристик возможна при определенных видах контролирующих стадий, и на Конгрессе было приведено немало примеров такого рода зависимостей. Удивительным, однако, является то, что ни скорость, ни энергия активации хемосорбции этилена не фигурируют в теории. Возможно, что это определяется несовершенством некоторых исходных данных. В частности, экспериментальные данные Бика, фигурирующие в докладе как исходные, в основном получены более 20 лет тому назад. Уровень чистоты поверхности в этих работах, выполненных еще до появления современной ультравакуумной техники, не обеспечивал достаточной воспроизводимости, да и сами металлы с современной точки зрения были недостаточно чисты. Поэтому этими данными лучше было бы не пользоваться, поскольку они нуждаются в проверке. Мы надеемся осуществить эту проверку в недалеком будущем, и я не сомневаюсь, что она внесет серьезные поправки в ряд активностей Бика. Мне хотелось бы подчеркнуть большое значение прогноза авторов о существовании 400-кратного резерва каталитической активности в ряду переходных металлов при переходе от лучшего из катализаторов Бика — родия к еще не выявленному металлу или сплаву с более выгодным оптимальным значением теплоты адсорбции водорода. Этот очень редкий в катализе числовой прогноз было бы интересно проверить и хотелось бы узнать, как авторы думают это сделать. Мне очень понравился детальный и убедительный кинетический анализ проблемы-применительно к выбранной стадийной схеме. [c.473]

    На рис. 1.44 представлена схема энергетических уровней цепочки атомов водорода для двух предельных случаев Lf WviU W. В первом случае (U- W), который соответствует зонному описанию электронной структуры, уровень Ферми лежит внутри заполненной наполовину зоны, что отвечает металлическому типу проводимости (рис. 1.44, а). Во втором случае (U W), отвечающем гайтлер-лондоновскому пределу с сильными электронными корреляциями, полностью заполненная нижняя зона отделена от незаполненной верхней зоны энергетической щелью, называемой щелью Мотта—Хаббарда. Условно принято считать, что уровень Ферми попадает внутрь запрещенной зоны (рис. 1.44, б). [c.63]

chem21.info

Получение водорода

Водород широко используют в самых различных отраслях промышленности: в синтезе хлорводорода, аммиака (аммиак далее используется для производства азотных удобрений), в анилинокрасочном производстве, при восстановлении из руд цветных металлов. В пищевой промышленности его применяют для получения заменителей животных жиров (маргаринов). В связи с вышеперечисленным актуальным вопросом является получение водорода в промышленных условиях.

Этот газ рассматривается как будущий носитель энергии в силу того, что он является возобновляемым, не выделяет "парникового газа" CO₂ при сжигании, дает большое количество энергии на единицу веса в процессе горения и легко преобразуется в электроэнергию топливных элементов.

В лабораторных условиях чаще всего водород получают восстановлением металлами, которые стоят левее в электрохимическом ряду напряжений, из воды и кислот:Zn + 1HCl = ZnCl₂ + H₂↑: ΔH <02Na + 2HOH = 2NaOH + H₂↑: ΔH <0.

В промышленности получение водорода происходит, в основном, путем переработки природных и попутных газов.

1. Конверсия метана. Процесс заключается во взаимодействии метана с парами воды при 800 – 900°С: CH₄ + H₂O = CO↑ + 3H₂↑; ΔH>0. Наряду с этим используют процесс неполного окисления углеводородов кислородом в присутствии водяных паров: 3CH₄ + O₂ + H₂O = 3CO + 7 H₄. Эти методы со временем утратят свое значение, поскольку запасы углеводородного сырья истощаются.

2. Биоводород может быть получен из морских водорослей в биореакторе. В конце 1990-х годов было обнаружено, что если водорослей лишить серы, они будут переключаться с производства кислорода, т. е. нормального фотосинтеза, на производство водорода. Биоводород может также производиться в биореакторах, использующих, кроме водорослей, бытовые отходы. Процесс происходит благодаря бактериям, которые поглощают углеводород, а производят водород и CO2.

3. Глубокое охлаждение коксового газа. При процессе коксования каменного угля получают три фракции: твердую – кокс, жидкую – каменноугольную смолу - и газообразную, содержащую, помимо углеводородов, молекулярный водород (около 60%). Эту фракцию подвергают сверхглубокому охлаждению после того, как обработают специальным веществом, что дает возможность отделить от примесей водород.

4. Получение водорода из воды с применением электролиза – способ, дающий самый чистый водород: 2H₂O →электролиз→2H₂ + O. 

5. Конверсия углерода. Вначале получается водяной газ, при пропускании паров воды через раскаленный до 1000°С кокс: C + H₂O = CO↑ + H₂↑; ΔH>0, который затем в смеси с водяным паром пропускают над нагретым до 400 - 500°С катализатором Fe₂O₃. Происходит взаимодействие оксида углерода (II) и водяного пара: CO + H₂O + (H₂) = CO₂ + 2H₂↑; ΔH>0.

6. Получение водорода конверсией угарного газа (CO), основанное на уникальной реакции с помощью фотосинтетических пурпурных бактерий (одноклеточных микроорганизмов своеобразной красной или розовой окраски, которая связана с наличием пигментов фотосинтеза). Эти бактерии выделяют водород в результате реакции конверсии: CO + H₂O →CO₂ + H₂.

Образование водорода идет из воды, реакция не требует высоких температур и освещения. Процесс происходит при комнатной температуре в темноте.

Важное промышленное значение в наши дни приобретает выделение водорода из газов, образующихся при переработке нефти.

Однако многие не знают, что возможно получение водорода в домашних условиях. Для этих целей можно воспользоваться реакцией раствора щелочи и алюминия. Возьмем пол-литровую стеклянную бутылку, пробку с отверстием, газоотводную трубку, 10 г медного купороса, 20 г соли, 10 г алюминия, 200 г воды, воздушный шар.

Готовим раствор медного купороса: на 100 г воды добавляем 10 г медного купороса.

Готовим соляной раствор: на 100 г воды добавляем 20 г соли.

Растворы смешиваем. Добавляем в полученную смесь алюминий. После того, как в бутылке появилась белая взвесь, прикрепляем к трубке шар и наполняем его выделяющимся водородом.

Обратите внимание! Данный опыт проводить нужно только на свежем воздухе. Обязателен контроль температуры, так как реакция происходит с выделением тепла и может выйти из-под контроля.

Также следует помнить, что водород, если его смешать с воздухом, образует  зрывоопасную смесь, которую называют гремучим газом (две части водорода и одна часть кислорода). Если такую смесь поджечь, то она взорвется.

fb.ru

Водород, схема получения из водяного

    Газификация нефтяных остатков на паро-кислородном дутье протекает при 1300—1400 °С. Газ, содержащий в основном водород и окись углерода, подвергается конверсии окиси углерода с водяным паром нри 430—450 °С и далее из него удаляется образовавшаяся двуокись углерода. Простейшим способом подготовки горячего газа к конверсии может явиться его охлаждение после газогенератора за счет испарения воды. Принцип закалки газа водой определяет и оформление почти всех последующих операций преобразования полученного газа в водород. Схема паро-кислородной газификации [c.154]

    Одна из технологических схем получения водорода каталитической конверсией природного газа с водяным паром представлена на рис. 4. [c.28]

    На рис. 29 приводится схема получения технического водорода конверсией природного газа с водяным паром в трубчатых печах при низком давлении [50, 89]. Сероводород удаляют в абсорбере / 20%-ным раствором ди-этаноламина. После абсорбера 1 газ смешивается с небольшим количеством водяного пара, нагревается до 450—460° С и направляется в адсорбер сероорганические соединения превращаются в сероводород. Сероводород из газа удаляют промывкой раствором моноэтаноламина в аппарате 5, затем газ поступает в печь конверсии углеводородов 7, в которой трубы (реакторы) расположены в два ряда. [c.125]

    На рис. 41 приводится одна из схем получения технического водорода каталитической конверсией природного газа с водяным паром в трубчатых печах. [c.178]

    Кроме описанной выше, имеются и другие схемы получения водорода из углеводородного сырья методом каталитической конверсии с водяным паром, отличающиеся технологическим режимом, числом ступеней конверсии окиси углерода и очистки газа, применяемыми методами очистки и т. д. Некоторыми схемами предусматривается получение 95%-ного водорода [41], по другим можно получать водород чистотой свыше 99% [17, 48]. [c.31]

    Целью использования ресурсов водорода для НПЗ 1990-ых годов с комплексной схемой получения бензина является выявление такого способа работы, который устранит потребность во внешней установке производства водорода (а именно, установке реформинга с водяным паром). Хотя на первый взгляд эта цель кажется более сдерживающей, чем цель, которая была поставлена для НПЗ 1990-ых годов с получением дизельных топлив, НПЗ с комплексной схемой получения бензина обладает двумя особенностями, обеспечивающими необходимую для достижения этой цели гибкость  [c.489]

    В последние годы в промышленности широко применяется получение ацетилена нри неполном горении метана в кислороде. По технико-экономическим показателям этот процесс является одним из наиболее эффективных процессов получения ацетилена из метана. В Советском Союзе он внедряется на ряде заводов на основе переработки природного газа и последующего использования отходящих газов Для производства аммиака и метанола. Образующийся при неполном окислении метана в кислороде ацетилен является термодинамически неустойчивым он легко разлагается на углерод и водород, а также взаимодействует с углекислотой и водяным паром с образованием окиси углерода и водорода. Схема процесса приводится на рис. V. 2. Сырье (природный газ или метан), не содержащее окиси углерода, водорода и высших углеводородов (так как в противном случае оно преждевременно воспламенится), поступает через подогреватель 1, где нагревается до 600° С, в верхнюю часть реактора 3 (в смесительную камеру горелки), куда подается также подогретый до той же температуры кислород в количестве до 65 объемн. % от метана. В результате процесса горения температура в реакторе 3 поднимается до 1500° С продукты реакции охлаждаются до 80° С орошением водой. [c.148]

    Синтез-газ может быть получен и в трубчатых печах. В этом случае (в отличие от схемы производства технического водорода) в качестве окислителя используется смесь водяного пара и углекислоты. Технологическая схема получения синтез-газа в трубчатых печах аналогична схеме производства водорода с тем отличием, что газы реакции после трубчатой печи и устройства для использования их физического тепла направляются сразу на конечное охлаждение и на отмывку от СОз. Полученная при этом углекислота используется в смеси с водяным паром для конверсии углеводородов. [c.196]

    Предложен способ активации катализатора в трубчатой печи, работающей при давлении, близком к атмосферному. В первоначальный период разогрев катализатора ведут в среде азота до максимально возможной температуры (350-400 °С), после чего дозируют постепенно технологический водород, увеличивая его концентрацию. При этом температура в слоях катализатора будет расти за счет выделения тепла реакции восстановления, поэтому необходимо концентрацию водорода регулировать таким образом, чтобы не допускался резкий скачок температуры. В схемах производства синтез-газа для производства аммиака греющую смесь (азот + водород) непосредственно сразу же направляют в общий коллектор, а в схемах получения технического водорода подают в коллектор по мере снижения количества азота. При достижении температуры в слоях катализатора 650-750 °С в реактор подают технологический газ с избытком водяного пара, превышающем [c.92]

    Конверсия с кислородом в реакторе шахтного тина. Необходимое тепло для проведения процесса по этому методу доставляется частичным сжиганием конвертируемого газа с кислородом по реакции (3). Принципиальная технологическая схема для получения водорода (рис. 111.13) отличается от описанной выше только типом реактора. Исходный углеводородный газ предварительно насыщается водяным паром в сатурационной башне 1, орошаемой горячей водой (90°). Водяной пар добавляют, чтобы избежать образова- [c.134]

    Имеются сведения о получении в Чехословакии более дешевого водорода в результате применения метода совмещения в одном агрегате, типа печи Лурги, процессов полукоксования и газификации на водяной газ всего образующегося полукокса (по существующей схеме для получения водяного газа и затем водорода используется только часть полукокса размерностью кусков 80 — 25 мм). [c.13]

    Технологическая схема получения аммиака при среднем давлении приведена на рис. VI.6. Азото-водородная смесь проходит вначале через конденсационную колонну 6, откуда подается сверху вниз в колонну синтеза 2. Теплота реакции отводится за счет котла-утилизатора 1, через который при температуре 400 °С проходит азото-водородо-аммиачная смесь, охлаждается и возвращается в колонну синтеза. В теплообменнике, смонтированном внутри колонны, смесь охлаждается до 90—100 °С и поступает в водяной холодильник 3, а далее в сепаратор 4. В водяном холодильнике при 30 МПа конденсируется только часть аммиака. Газ турбокомпрессором 5 подается в конденсационную колонну 6, часть аммиака из колонны циркулирует через аммиачный холодильник 7, в котором охлаждается и возвращается в конденсационную колонну, что способствует лучшему выделению аммиака из газовой смеси. Жидкий аммиак из сепаратора и с низа конденсационной колонны поступает на склад. [c.266]

    Сероводород является одной из самых нежелательных примесей в газе поскольку он ядовит и способен оказывать корродирующее действие на металлы. Кроме того, загрязнение газа сероводородом приводит к дезактивации и отравлению катализаторов, применяемых во многих процессах производства и использования водорода, как, например, при конверсии СО, конверсии углеводородов, синтезе аммиака, синтезе метанола, гидрогенизации пищевых жиров и т. д. Поэтому очистка газа от сероводорода предусматривается в большинстве схем получения водорода. Так, при производстве водорода или сицтез-газа методом газификации твердых или-жидких топлив (содержащих обычно в своем составе серу) очистке от НгЗ подлежит водяной газ, поскольку для дальнейшего получения из него водорода водяной газ должен быть направлен на каталитический процесс конверсии окиси углерода. При получении водорода из углеводородных газов — очистке от серы подвергается первичное газообразное сырье. При железо-паровом способе сероводород удаляется из целевого газа — технического водорода. Практически, из промышленных способов получения водорода только процесс электролиза воды не связан с очисткой газа от сероводорода. [c.316]

    Окисление метана с целью получения из него окиси углерода и водорода изучалось в гомогенных и гетерогенных системах в лабораторных условиях, на пилотных установках и на заводах. Несмотря на то, что в результате такого исследования были достаточно детально разработаны технологические схемы процесса, тем не менее до настоящего времени сравнительно мало известно о кинетике и механизме реакций метана с кислородом, водяным паром и двуокисью углерода. Предполагается, что как при гомогенных, так и при гетерогенных реакциях равных объемов м тана и кислорода при температуре от 700 до 1500° С вначале возникает пламя [22, 19], в котором вступают во взаимодействие часть метана и весь кислород. В результате этих процессов образуется двуокись углерода и водяной пар. Дальнейшее окисление мотана происходит, очевидно, за счет двуокиси углерода, в то время как пар образуется при начальном горении. Обсуждение природы реакций горения но входит в задачу данной главы. [c.311]

    На ряде заводов водородная установка не предусмотрена. Подпитка водородом осуществляется следующим образом (этот способ показан на рис.88 штриховыми линиями). После реактора газификации 4 отбирается часть газового потока, из которого конденсируется водяной пар и удаляется С02- Метановодородная смесь компрессором 18 подается на вход установки. Преимуществом такого способа получения водорода, по сравнению с водородной установкой, является упрощение технологической схемы, а недостатком - большой рецикл газа, так как содержание водорода в нем всего около 18%. Этот способ более экономичен при конверсии малосернистого сырья. [c.277]

    Не останавливаясь подробно на описании подобных методов разделения, так как они являются лишь видоизменениями описанных методов сжижения газов, рассмотрим ТОЛЕ,ко схему установки для получения чистого водорода из водяного газа (рис. 525). [c.758]

    В связи с тем, что производство водяного газа является основным звеном в схеме получения водорода по так называемым конверсионным способам ), в то время как в железо-паровом процессе оно имеет подчиненное значение, все вопросы, связанные с производством водяного газа вынесены в самостоятельные разделы настоящей книги (см. главы V, VII, VIII). [c.54]

    Заводы Сасол П и Сасол П1 в г. Секунда. Эти два завода фактически идентичны друг другу. Поэтому нет необходимости описывать их раздельно. На рис. 12 представлена схема одного из них. Для осуществления процесса Фишера — Тропша используются только новые крупные высокопроизводительные реакторы Синтол (подразд. IV. А. 3). По сравнению со старым заводом Сасол I на заводах Сасол II п Сасол III имеются существенные различия в разделении и переработке продуктов. Как и раньше, на этих заводах из катализа-та выделяют конденсацией воду и жидкие нефтепродукты. Если на Сасол I отходящий газ пропускают через абсорбционную колонну для выделения жидких углеводородов, тона Сасол II его сначала пропускают через скруббер для отмывки СО2, а затем через криогенную установку, в которой происходит разделение газа на фракции обогащенную водородом, метановую, этан-этиленовую и иропан-бутановую. Такая технология разделения дороже, но она позволяет выделять дорогостоящие этан и этилен. Углеводороды С2 направляют в проточную установку крекинга с водяным паром этана до этилена. (На Сасол I этилен вместе с СН4 продают как отопительный газ.) Метановую фракцию из криогенной установки направляют на риформинг с целью получения синтез-газа, как и на Сасол I , и возвращают в реактор Синтол . Поскольку сырье для риформип-га на Сасол И содержит намного больше метана, чем на Сасол I , процесс на Сасол II более эффективен. Фракцию, обогащенную водородом, из криогенной установки возвращают в реакторы Синтол . Чистый водород, необходимый для процессов гидрирования, выделяют пз обогащенной водородом фракции в детандерах. [c.194]

    Стадия низкотемпературной конверсии проводится в условиях, обеспечивающих получение газа, не содержащего гомологов метана. Давление и предельное соотношение пар газ выбираются, исходя из требований следующей стадии. Температуру предпочтительно выбирать таким образом, чтобы суммарный тепловой эффект протекающих на этой стадии реакций позволял вести процесс в автотермических условиях. Стадия высокотемпературной паровой конверсии, требующая подвода большого количества тепла, проводится в трубчатых печах различных типов [27—30] или в кипящем слое с циркулирующим теплоносителем [31 ]. Основной целью этой стадии в описываемой схеме является достижение такой глубины превращения углеводородов, которая была бы достаточной для того, чтобы содержание метана в техническом водороде, полученном после переработки конвертированного газа, не превышало заданный предел (обычно 4—5 об. %). При выполнении этого условия экономически целесообразно процесс вести при более низкой температуре и высоком давлении, однако следует учесть, что как снижение температуры, так и повышение давления сдвигают равновесие реакции конверсии метана в обратном направлении. Увеличение расхода водяного пара улучшает термодинамические условия, но удорожает процесс. Для оптимального выбора температуры, давления и соотношения пар газ проводят расчет равновесия с получением конвертированного газа такого состава, который позволяет после переработки получить технический водород, удовлетворяющий необходимым требованиям. Полученные данные должны быть откорректированы по степени приближения к равновесию, определенной в эксперименте, методика такого расчета приведена в настоящей работе. [c.248]

    Схема процесса получения хлоропрена в вертикальном реакторе с газлифтом приведена на рис. 12.18. Винилацетилен, пройдя испаритель 2, заполненный горячей водой и подогреваемый острым паром, вместе с водяными парами при 40— 48 °С поступает в нижнюю часть реактора-гидрохлоринатора 3. Хлористый водород подают в трубу газлифта реактора, где он поглощается катализатором, представляющим собой солянокислый водный раствор хлористой меди и хлористого железа следующего состава [в % (масс.)] u l 20, Fe lg 12, H l 14, HjO остальное. В реактор поступает также возвратный жидкий винилацетилен. Для предотвращения образования ацетиленидов меди в реактор подают соляную кислоту. [c.418]

    После охлаждения газовую смесь, содержащую сероводород (до 80 %), углекислый газ, цианистый водород и водяные пары, подают на установку мокрого катализа для переработки сероводорода в серную кислоту. На рис. 6.7 показана технологическая схема установки для сжигания Н З и получения концентрированной серной кислоты. Установка работает следующим образом. Газовая смесь поступает в печь, в которой сероводород сжигается при температуре 700-800 С  [c.172]

    Принципиальная технологическая схема получения водорода показана на рис. 1П.10. Углеводородный газ подогревается до 400° в теплообменнике 1 за счет тепла отходящих газов и направляется в сероочистной аппарат 2 для удаления органических соединений серы (если они присутствуют). После добавления водяного пара, перегретого до 400° в теплообменнике 7, смесь, пройдя парогазосмеситель 3, направляется в верхнюю часть трубчатой печи 4, где при прохождении через слой катализатора высотой 6,5—7 м температура газа постепенно возрастает с 400 до 750—800°. К конвертированному газу с содержанием 1—2% непрореагировавпгего метана добавляют водяной [c.132]

    В лабораторных условиях нами отработана совмещенная схема получения водорода разложением метана и воды (металлопаровой способ) на железных катализаторах с использованием продуктов газификации углерода, получающихся при регенерации зауглероженного (при разложении метана) катализатора для восстановления отработанного (окисленного) железного контакта, примененного для разложения воды. Газификацию углерода мы проводили рециркулирующим продуктом, содержащим двуокись углерода и водяной пар. Это исключало перегрев и выход из строя катализатора, что неизбежно в случае обычно применяемого способа регенерации зауглероженного контакта кислородсодержащим газом. На этот способ получения водорода мы также получили авторское свидетельство. [c.114]

    Для синтезов обычно требуется газ иного состава например. Б газе для синтезов по Фишеру—Тропшу и для синтеза метанола соотношение Н., СО должно быть 2 1. Для синтеза МНд и гидрогенизации под высоким давлением требуется чистый водород, не содержащий примесей СО, СО2 и НзЗ. Водяной газ может получаться при воздушном дутье только в циклическом процессе, разделенном на периоды дутья и образования газа (газование). Непрерывный процесс может быть осуществлен при кислородном дутье (чистый О2) и подводом тепла за счет наружного обогрева или ввода предварительно нагретых газов (процесс с рециркуляцией газов). На рис. 25 показана схема установки для получения водяного газа по циклическому процессу. [c.86]

    Схема одной из получивших широкое распространение установок для производства водорода паровой каталитической конверсией нефтезаводского газа при дав.яепии 2,0—2,5 МПа показана на рис. 40. Нефтезаводской газ сжимается компрессором 70 до 2,6 МПа, подогревается в подогревателе 7 до 300 —400 °С и подается в реакторы 2 и 3 для очистки от сернистых соединений. В случае использования в качестве сырья бензина, последний подают насосом, смешивают с водородсодержаш,им газом, испаряют и подогревают до той же температуры. При использовании природного газа к нему также добавляют водородсодержащий газ. К очищенному газу в смесителе 11 добавляется перегретый до 400—500 °С водяной пар и полученную парогазовую смесь подают на паровую каталитическую конверсию углеводородов (в некоторых случаях парогазовую смесь дополнительно подогревают). [c.128]

    Технологические схемы и аппаратура. Технологические схемы получения водорша взаимодействием окиси углерода и водяного пара различаются в з исимости от того, каким способом достигается высокий выход водорода. В большинстве случаев реакцию проводят, применяя большой избыток водяного пара для смещения равновесия. Представляют интерес и методы достижения высокого выхода водорода путем удале-ния двуокиси углерода. [c.272]

    Принципиальная технологическая схема получения хлоропрена в вертикальном реакторе с газлифтом представлена на рис. 36. Жидкий винилацетилен из напорного бака 1 ноступает в испаритель 2, заполненный горячей водой и подогреваемый острым паром. Винилацетилен испаряется и при температуре 40—48 °С с водяными парами поступает в нижпюю часть реактора-гидрохлоринатора 3. Хлористый водород подается в трубку газлифта реактора, где ноглош,ается катализатором, представляюш,им собой солянокислый водный раствор хлоридов следуюш,его состава, % (масс.)  [c.50]

    После конвертора окиси углерода парогазовая смесь с температурой 430 °С поступает в котел-утилизатор и водоподогреватель 10, где охлаждается до 115 °С. Конверсия и утилизация тепла производятся двумя потоками. После котлов оба потока объединяются и поступают в скруббер 11, где охлаждаются водой до 30—40 °С. При этом непрореагировавший водяпой пар, содержавшийся в газе, конденсируется. Тепло конденсации водяных паров не используется. Объясняется это тем, что давление в системе близко к атмосферному, а парциальное давление водяных паров в газе ниже атмосферного, и температура конденсации не превышает 70 °С. В таких условиях использовать тепло конденсации водяных паров в процессе регенерации поглотителя для очистки от СО невозможно. Именно поэтому при работе под давлением, близком к атмосферному, применяют очистку водным раствором моноэтаноламина в абсорберах 12. Полученный водород сжимается компрессором до 5 МПа и подается потребителю. Отсутствие в схеме низкотемпературной конверсии СО и метанирования приводит к повышенному содержанию в водороде окислов углерода. [c.133]

    Схема установки для получения хлора показана на рис. 57. При проведении синтеза воздух из газометра пропускают через барботер, наполненный 20%-ной соляной кислотой. В случае достаточно малой скорости пропускания воздуха можно считать, что в выходящем газе парциальные давления хлорида водорода и водяного пара соответствуют равновесным давлениям Ph i и Рн,о- Равновесные давления НС1 и Н2О над раствором 20 %-ной [c.126]

    Тепло, полученное при охлаждении парогазовой смеси от 162 до 80 °С, расходуется на регенерацию раствора К2СО3. В процессе регенерации, протекающей при 103 °С, в ппжней части регенератора вместе с 10 300 м СО, выводится 24,1 т водяных паров, т. е. практически столько же водяных паров, сколько подано на регенерацию. Таким образом, на очистку водорода от СОа затрачено 24 из 45 т пара, поданного на паровую конверсию углеводородов, что составляет 53%. Из этого количества 27% пара израсходовано на конверсию углеводородов, 10% —на конверсию окиси углерода и /15% осталось неиспользованным. Хорошее распределение тепловых потоков в данной схеме оказалось возможным потому, что тепло прореагировавших водяных паров потребовалось для очистки водорода от СОа. [c.139]

    В схемах глубокой переработки нефти предусматривается использование тяжелых нефтяных остатков - гудронов и асфальтитов для получения Н2 и синтез-газа путем их газификации. Процесс газификации основан на неполном окислении углеводородного сырья кислородом, воздухом, обогащенным кислородом, в присутствии водяного пара или одним воздухом. Факельная газификация осуществляется в пустотелом реакторе. Основными продуктами являются окись углерода и водород, наряду с которыми образуются небольшие количества двуокиси углерода, иетана, сероводорода, выделяется также дисперсный углерод - сажа (от 0,1 мас.% для метана до 2-4 мас.%-тяжелых нефтяных остатков). Переработка тяжелых нефтяных остатков с температурой н.к. выше 500°С встречает затруднения, связанные с их высокой вязкостью, зольностью, температурой размягчения, коксуемостью, большим содержанием серы и металлов. [c.120]

    Установки каталитического риформинга, как правило, состоят из блоков риформирования и гидроочистки. Они различаются по мощности, конструкции аппаратов и оборудования, катализатору и, в ряде случаев, технологическому режиму. На рис. 53 приведена принципиальная схема одной из таких установок. Перед каталитическим риформингом сырье подвергают гидроочнстке. Затем продукты поступают в отпарную колонну 5. Сверху ее выводят сероводород и водяные пары, а снизу — гидрогенизат. Гидрогенизат вместе с рецир кулирующим водородсодержащим газом нагревается вначале в теплообменниках, а затем в змеевиках печи 6 и поступает в реакторы риформинга 9. Продукты, выходящие из последнего реактора, охлаждаются в аппаратах 7, 2 и 3 и ра.зделя-ются в сепараторе 4 а газовую и жидкую фазы. Жидкие продукты фракционируют с целью получения высокооктанового компонента или других продуктов (ароматических углеводородов, сжиженного нефтяного газа и т. д.). Богатый водородом газ направляют на рециркуляцию, а избыток его выводят из системы и используют в других процессах. [c.168]

    Практическое применение водорода многообразно им обычно заполняют шары-зонды, в химической промышленности он служит сырьем для получения многих весьма важных продуктов (аммиака и др.), в пищевой — для выработки из растительных масел твердых жиров и т. д. Высокая температура (до 2600 °С), получающаяся при горении водорода в кислороде, используется для плавления тугоплавких металлов, кварца и т. п. Жидкий водород является одним из нар[более эффективных реактивных топлив. Ежегодное мировое потребление водорода превышает 1 млн. т. технически водород получают, главным образом, взаимодействием природного метана с кислородом и водяным паром (по суммарной схеме 2СН4 + О2 + 2НгО = 2С0г + 6Н2 + 37 ккал) или выделяя его из коксового газа путем сильного охлаждения последнего. Иногда пользуются также разложением воды электрическим током. Транспортируют водород в стальных баллонах, где он заключен под большим давлением.2 . [c.117]

    Технически водород получают главным образом взаимодействием природного метана с кислородом и водяным паром (по суммарной схеме 2СН4 + О2 + 2НгО = 2СОз + 6Н2 + 155 кДж) или выделяют его из коксового газа путем сильного охлаждения последнего. Иногда пользуются также разложением воды электрическим током. Этот путь получения обходится пока дороже, но в будущем станет, вероятно, преобладающим. [c.98]

    Поскольку для теплопередачи в котле-утилизаторе требуется определенный перепад температур, легко можно показать, что реактор с закалочным охлаждением непосредственным впрыском дает большее количество водяного пара, чем вариант с установкой котла-утилизатора. Однако при проектировании установок производства тоннажного водорода сравнение следует проводить, исходя из общего потребления водяного пара для всего завода. Если на таком заводе установлен котел-утилизатор, то по выходе из котла-у илизатора получаемый газ следует дополнительно охладить до низкой температуры. В этих условиях можно получать значительное количество пара высокого давления в потоке синтез-газа путем увлажнения его горячей водой и использования энергии газа со сравнительно низкой температурой для получения пара высокого давления. Аналогичные схемы используются и на установках с закалочным охлаждением непосредственным впрыском. [c.185]

    Затем в реактор вводят восстановленную окись платины в количестве 5% к массе D-арабинозы и 0,4 л 8%-ного NaOH на 1 кг D-арабинозы и при перемешивании пропускают водород в течение 1,5—2 ч. Количество погло-ш,енного водорода составляет около 60 л на 1 кг D-арабинозы. По окончании реакции массу фильтруют через нутч-фильтр 55, отделяют катализатор, а фильтрат направляют в перегонный аппарат 56 для отгонки спирта. Отгонку проводят водяным паром. Смолообразную коричневую массу экстрагируют водой в перегонном аппарате, спускают экстракт в смеситель, 57, обрабатывают активированным углем и фильтруют через нутч-фильтр 58. Фильтрат поступает в сборник 59, затем в вакуум-перегонный аппарат 60 для упаривания. Сгуш,енный раствор поступает в кристаллизатор 61. После кристаллизации в течение 12 ч при 0° масса поступает в центрифугу 62. Полученный рибамин-сырец перекристаллизовывают из спирта по нормальной трехступенчатой схеме. [c.120]

    Затраты энергии пропорциональны объему газа (числу молей п). При полном превращении метана и СО образуется 4 моля водорода, к которому для получения аммиака добавляется стехиометрическое количество азота — 4/3 моля. Если конверсию метана провести при термодинамически выгодных условиях - при атмосферном давлении, то в дальнейшем нужно будет сжать более пяти объемов азотоводородной смеси. Энергетические затраты будут меньше, если конверсию провести при промежуточном давлении, сжимая один объем газа - только метан (водяной пар поступает под давлением). Тогда энергия сжатия существенно уменьшится. Детальные техноэкономические расчеты показали, что на стадии конверсии оптимальным будет давление 4 МПа. Таким образом, оптимальные условия конверсии метана (давление) в технологической схеме отличаются от оптимальных условий одиночного реактора (см. разд. 5.5.2). [c.401]

chem21.info

Физические свойства водорода. Свойства и применение водорода

Гидроген Н – химический элемент, один из самых распространённых в нашей Вселенной. Масса водорода как элемента в составе веществ составляет 75 % от общего содержания атомов другого типа. Он входит в наиважнейшее и жизненно необходимое соединение на планете - воду. Отличительной особенностью водорода также является то, что он первый элемент в периодический системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Открытие и исследование

Первые упоминания о водороде в трудах Парацельса датируются шестнадцатым веком. Но его выделение из газовой смеси воздуха и исследование горючих свойств были произведены уже в семнадцатом веке учёным Лемери. Досконально изучил гидроген английский химик, физик и естествоиспытатель Генри Кавендиш, который опытным путём доказал, что масса водорода наименьшая в сравнении с другими газами. В последующих этапах развития науки многие учёные работали с ним, в частности Лавуазье, назвавший его «рождающим воду».

Характеристика по положению в ПСХЭ

Элемент, открывающий периодическую таблицу Д. И. Менделеева, – это водород. Физические и химические свойства атома проявляют некую двойственность, так как гидроген одновременно относят к первой группе, главной подгруппе, если он ведёт себя как металл и отдаёт единственный электрон в процессе химической реакции, и к седьмой - в случае полного заполнения валентной оболочки, то есть приёме отрицательной частицы, что характеризует его как подобный галогенам.

Особенности электронного строения элемента

Свойства атома водорода, сложных веществ, в состав которых он входит, и самого простого вещества Н2 в первую очередь определяются электронной конфигурацией гидрогена. Частица имеет один электрон с Z= (-1), который вращается по своей орбите вокруг ядра, содержащего один протон с единичной массой и положительным зарядом (+1). Его электронная конфигурация записывается как 1s1, что означает наличие одной отрицательной частицы на самой первой и единственной для гидрогена s-орбитали.

При отрыве или отдаче электрона, а атом этого элемента имеет такое свойство, что роднит его с металлами, получается катион. По сути ион водорода – это положительная элементарная частица. Поэтому лишенный электрона гидроген называют попросту протоном.

Физические свойства

Если описывать физические свойства водорода кратко, то это бесцветный, малорастворимый газ с относительной атомной массой равной 2, в 14,5 раза легче, чем воздух, с температурой сжижения, составляющей -252,8 градуса Цельсия.

На опыте можно легко убедиться в том, что Н2 самый легкий. Для этого достаточно наполнить три шара различными веществами – водородом, углекислым газом, обычным воздухом - и одновременно выпустить их из руки. Быстрее всех достигнет земли тот, который наполнен СО2, после него опустится надутый воздушной смесью, а содержащий Н2 вовсе поднимется к потолку.

Маленькая масса и размер частиц водорода обосновывают его способность проникать через различные вещества. На примере того же шара в этом легко убедиться, через пару дней он сам сдуется, так как газ просто пройдёт через резину. Также водород может накапливаться в структуре некоторых металлов (палладий или платина), а при повышении температуры испаряться из неё.

Свойство малорастворимости водорода используют в лабораторной практике для его выделения способом вытеснения воды. Физические свойства водорода (таблица, изображенная ниже, содержит основные параметры) определяют сферы его применения и методы получения.

Параметр атома или молекулы простого вещества	Значение
Атомная масса (молярная масса)	1,008 г/моль
Электронная конфигурация	1s1
Кристаллическая решётка	Гексагональная
Теплопроводность	(300 K) 0,1815 Вт/(м·К)
Плотность при н. у.	0,08987 г/л
Температура кипения	-252,76 °C
Удельная теплота сгорания	120,9·106 Дж/кг
Температура плавления	-259,2 °C
Растворимость в воде	18,8 мл/л

Изотопный состав

Как и многие другие представители периодической системы химических элементов, гидроген имеет несколько природных изотопов, то есть атомов с одинаковым числом протонов в ядре, но различным числом нейтронов – частиц с нулевым зарядом и единичной массой. Примеры атомов, обладающих подобным свойством - кислород, углерод, хлор, бром и прочие, в том числе радиоактивные.

Физические свойства водорода 1Н, самого распространённого из представителей данной группы, значительно отличаются от таких же характеристик его собратьев. В частности, разнятся особенности веществ, в состав которых они входят. Так, существует обычная и дейтерированная вода, содержащая в своём составе вместо атома водорода с одним-единственным протоном дейтерий 2Н – его изотоп с двумя элементарными частицами: положительной и незаряженной. Этот изотоп в два раза тяжелее обычного гидрогена, что и объясняет кардинальное различие в свойствах соединений, которые они составляют. В природе дейтерий встречается в 3200 раз реже, чем водород. Третий представитель – тритий 3Н, в ядре он имеет два нейтрона и один протон.

Способы получения и выделения

Лабораторные и промышленные методы получения водорода весьма отличаются. Так, в малых количествах газ получают в основном с помощью реакций, в которых участвуют минеральные вещества, а крупномасштабные производства в большей степени используют органический синтез.

В лаборатории применяют следующие химические взаимодействия:

1. Реакция щелочных и щелочноземельных металлов с водой с образованием щёлочи и искомого газа.
2. Электролиз водного раствора электролита, на аноде выделяется Н2↑, а на катоде - кислород.
3. Разложение гидридов щелочных металлов водой, продуктами являются щёлочь и, соответственно, газ Н2↑.
4. Взаимодействие разбавленных кислот с металлами с образованием солей и Н2↑.
5. Действие щелочей на кремний, алюминий и цинк также способствует выделению водорода параллельно с образованием комплексных солей.

В промышленных интересах газ получают такими методами, как:

1. Термическое разложение метана в присутствии катализатора до составляющих его простых веществ (350 градусов достигает значение такого показателя, как температура) – водорода Н2↑ и углерода С.
2. Пропускание парообразной воды через кокс при 1000 градусов Цельсия с образованием углекислого газа СО2 и Н2↑ (самый распространённый метод).
3. Конверсия газообразного метана на никелевом катализаторе при температуре, достигающей 800 градусов.
4. Водород является побочным продуктом при электролизе водных растворов хлоридов калия или натрия.

Химические взаимодействия: общие положения

Физические свойства водорода во многом объясняют его поведение в процессах реагирования с тем или иным соединением. Валентность гидрогена равняется 1, так как он в таблице Менделеева расположен в первой группе, а степень окисления проявляет различную. Во всех соединениях, кроме гидридов, водород в с.о.= (1+), в молекулах типа ХН, ХН2, ХН3 – (1-).

Молекула газа водорода, образованная посредством создания обобщенной электронной пары, состоит из двух атомов и довольно устойчива энергетически, именно поэтому при нормальных условиях несколько инертна и в реакции вступает при изменении нормальных условий. В зависимости от степени окисления водорода в составе прочих веществ, он может выступать как в качестве окислителя, так и восстановителя.

Вещества, с которыми реагирует и которые образует водород

Элементные взаимодействия с образованием сложных веществ (часто при повышенных температурах):

1. Щелочной и щелочноземельный металл + водород = гидрид.
2. Галоген + Н2 = галогеноводород.
3. Сера + водород = сероводород.
4. Кислород + Н2 = вода.
5. Углерод + водород = метан.
6. Азот + Н2 = аммиак.

Взаимодействие со сложными веществами:

1. Получение синтез-газа из монооксида углерода и водорода.
2. Восстановление металлов из их оксидов с помощью Н2.
3. Насыщение водородом непредельных алифатических углеводородов.

Водородная связь

Физические свойства водорода таковы, что позволяют ему, находясь в соединении с электроотрицательным элементом, образовывать особый тип связи с таким же атомом из соседних молекул, имеющих неподелённые электронные пары (например, кислородом, азотом и фтором). Ярчайший пример, на котором лучше рассмотреть подобное явление, – это вода. Она, можно сказать, прошита водородными связями, которые слабее ковалентных или ионных, но за счёт того, что их много, оказывают значительное влияние на свойства вещества. По сути, водородная связь – это электростатическое взаимодействие, которое связывает молекулы воды в димеры и полимеры, обосновывая её высокую температуру кипения.

Гидроген в составе минеральных соединений

В состав всех неорганических кислот входит протон – катион такого атома, как водород. Вещество, кислотный остаток которого имеет степень окисления больше (-1), называется многоосновным соединением. В нём присутствует несколько атомов водорода, что делает диссоциацию в водных растворах многоступенчатой. Каждый последующий протон отрывается от остатка кислоты всё труднее. По количественному содержанию водородов в среде определяется его кислотность.

Водород содержат и гидроксильные группы оснований. В них водород соединён с атомом кислорода, в результате степень окисления этого остатка щёлочи всегда равна (-1). По содержанию гидроксилов в среде определяется её основность.

Применение в деятельности человека

Баллоны с веществом, так же как и емкости с другими сжиженными газами, например кислородом, имеют специфический внешний вид. Они выкрашены в темновато-зелёный цвет с ярко-красной надписью «Водород». Газ закачивают в баллон под давлением порядка 150 атмосфер. Физические свойства водорода, в частности легкость газообразного агрегатного состояния, используют для наполнения им в смеси с гелием аэростатов, шаров-зондов и т.д.

Водород, физические и химические свойства которого люди научились использовать много лет назад, на сегодняшний момент задействован во многих отраслях промышленности. Основная его масса идёт на производство аммиака. Также водород участвует в получении металлов (гафния, германия, галлия, кремния, молибдена, вольфрама, циркония и прочих) из окислов, выступая в реакции в качестве восстановителя, синильной и соляной кислот, метилового спирта, а также искусственного жидкого топлива. Пищевая промышленность использует его для превращения растительных масел в твёрдые жиры.

Определили химические свойства и применение водорода в различных процессах гидрогенизации и гидрирования жиров, углей, углеводородов, масел и мазута. С помощью него производят драгоценные камни, лампы накаливания, проводят ковку и сварку металлических изделий под воздействием кислородно-водородного пламени.

fb.ru

Устройство для получения водорода и кислорода

Устройство для получения водорода и кислорода относится к электролизерам фильтр-прессного типа и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например для производства газопламенных работ, с применением стандартных горелок, или для получения водорода в качестве энергоносителя. В предложенном устройстве исключены колебания уровней электролита в электролизных ячейках и перенос пузырьков кислорода в водород, а водорода в кислород через перфорации диафрагм (8) путем сохранения неизменного давления газов в ячейках электролизера (1), который снабжен сообщающимися сосудами (10) и (11), частично заполненными электролитом, в который погружены концы газоотводных трубок (12) и (13), соединенных с кислородным и водородным каналами электролизера (1). Емкость с кислородом содержит трубку (15), конец которой находится на уровне электролита, соединенную с подпитывающим сосудом (3), который через клапан подпитки (4) соединен с электролизером (1). Подпитывающий сосуд (3) разделен перегородкой на две части, при этом в нижней части находится полый поплавок (23) с иглой (24), перекрывающей поступление воды из верхней части. Через верхнюю часть проходит кислородный трубопровод (25), соединенный с мембранным устройством выравнивания давления газов (5) в сообщающихся емкостях электролизера. Техническим результатом изобретения является повышение КПД электролизера. 1 ил.

 

Устройство предназначено для получения водорода и кислорода и использования получаемых газов для производства газопламенных работ, для технологических нужд, кислорода в медицинских целях и водорода для водородной энергетики.

Известны наиболее простые электролизеры, у которых анод и катод установлены в колоколах, обеспечивающих разделение и получение наиболее чистого кислорода и водорода, помещенных в открытые или закрытые коробки с электролитом (Л.М.Якименко, И.Д.Модылевская, З.А.Ткачек. Электролиз воды, Изд. Химия, М. 1970. Стр.99. Рис.111-2, а-б, в-г).

Недостаток таких устройств - низкий КПД, не превышающий 50%. Поэтому такие устройства используют для получения малых количеств газов высокой чистоты, например для газопламенной хроматографии.

Наиболее близким аналогом является вариант устройства для газопламенных работ по патенту №2359795 от 11 мая 2007 г. (стр.16, Фиг.6 описания). Устройство состоит из электролизера, устройства выравнивания давлений газов, подпитывающего сосуда, диэлектрического клапана, блока управления и датчика температуры. Электролизер установлен наклонно и состоит из биполярных электродов, разделенных кольцевыми диэлектрическими прокладками, стянутых между концевыми плитами стержнями с упругими компенсаторами. Электролизные ячейки разделены диэлектрическими перфорированными диафрагмами.

Недостаток устройства состоит в непрерывных колебаниях уровня электролита в электролизных ячейках, обусловленного поочередным перемещением жидкостных пробок электролита по газоотводным трубкам в подпитывающий сосуд при подпитке, что вызывает перенос пузырьков кислорода в водород и пузырьков водорода в кислород через перфорации диафрагм.

Технической задачей является получение водорода и кислорода, аналогичного по чистоте получаемым в электролизерах колокольного типа, но с высоким КПД и длительным периодом непрерывной работы, с возможностью заправки водой в процессе работы.

Поставленная задача решается устройством для получения водорода и кислорода, состоящим из установленного наклонно электролизера фильтр-прессного типа с плоскими электродами и диэлектрическими перфорированными диафрагмами для разделения получаемых газов, подпитывающего сосуда, мембранного устройства выравнивания давления, диэлектрического клапана подпитки, блока управления и датчика температуры.

Для решения поставленной задачи электролизер содержит две емкости, сообщающиеся друг с другом и частично заполненные электролитом, в который помещены газоотводные трубки, соединенные с каналами кислорода и водорода электролизера. Емкость с кислородом содержит трубку, конец которой находится на уровне электролита, соединенную с подпитывающим сосудом, который через клапан подпитки соединен с электролизером. Подпитывающий сосуд разделен перегородкой на две части - в нижней части находится полый поплавок с иглой, перекрывающей поступление воды из верхней части, через которую проходит кислородный трубопровод. Мембранное устройство выравнивания давления газов в сообщающихся емкостях электролизера снабжено выходными штуцерами с калиброванными отверстиями, соединено трубопроводом с подпитывающим сосудом, а водородная часть соединена трубопроводом с водородной емкостью электролизера и с предохранительным клапаном.

Отличия от прототипа состоят в том, что электролизер содержит две емкости, сообщающиеся друг с другом и частично заполненные электролитом, в который помещены газоотводные трубки, соединенные с каналами кислорода и водорода электролизера. Емкость с кислородом содержит трубку, конец которой находится на уровне электролита, соединенную с подпитывающим сосудом, который через клапан подпитки соединен с электролизером. Подпитывающий сосуд разделен перегородкой на две части - в нижней части находится полый поплавок с иглой, перекрывающей поступление воды из верхней части, через которую проходит кислородный трубопровод. Мембранное устройство выравнивания давления газов в сообщающихся емкостях электролизера снабжено выходными штуцерами с калиброванными отверстиями, соединено трубопроводом с подпитывающим сосудом, а водородная часть соединена трубопроводом с водородной емкостью электролизера и с предохранительным клапаном.

Указанные отличия обеспечивают выполнение поставленной задачи. Газоотводные трубки, соединенные с каналами кислорода и водорода электролизера и помещенные в электролит в сообщающихся емкостях электролизера, обеспечивают равенство давлений газов в электролизных ячейках и газоотводных каналах электролизера на основании закона Паскаля, а избыточный электролит из газоотводных каналов стекает вниз, не образуя пробок. Конвекционное перемешивание электролита между анодной и катодной частями электролизной ячейки, обусловленное его разной плотностью, происходит крайне медленно и переносит только растворенные газы. Растворимость газов при малых давлениях и повышенных температурах незначительна, и условий для их выделения в стационарном режиме работы нет.

Емкость с кислородом содержит трубку, конец которой находится на уровне электролита, соединенную с подпитывающим сосудом. Через эту трубку в подпитывающий сосуд возвращается избыточный электролит в виде жидкостных пробок, число которых снижено в связи с тем, что клапан подпитки автоматически регулирует подпитку в соответствии с расходом воды.

Подпитывающий сосуд разделен перегородкой на две части - в нижней части находится полый поплавок с иглой, перекрывающей поступление воды из верхней части, через которую проходит кислородный трубопровод. Малое количество воды, вводимое в оборот для подпитки, обеспечивает неизменный и оптимальный состав электролита, соответствующий наибольшему КПД. Верхняя часть подпитывающего сосуда может иметь любую емкость и к ней возможно подсоединение дополнительной емкости двумя кранами, которую можно полностью заправлять водой в процессе работы электролизера, закрыв краны и открывая их после полного заполнения дополнительного сосуда.

Мембранное устройство выравнивания давления газов в сообщающихся емкостях электролизера снабжено выходными штуцерами с калиброванными отверстиями, соединено трубопроводом с подпитывающим сосудом, а водородная часть соединена трубопроводом с водородной емкостью электролизера и с предохранительным клапаном. Использование выходных штуцеров с калиброванными отверстиями позволяет получать давление газов, пропорционально их количеству, что обеспечивает автоматическую регулировку подпитки и выключение устройства со сбросом давления газов при превышении заданного давления в аварийных ситуациях, что повышает надежность и безопасность.

На фиг.1 показана схема устройства для получения водорода и кислорода.

Устройство для получения водорода и кислорода, показанное на фиг.1, состоит из электролизера 1, блока питания и управления 2, подпитывающего сосуда 3, клапана подпитки 4, мембранного устройства выравнивания давлений 5 и предохранительного клапана 6.

Электролизер 1 состоит из биполярных электродов 7, разделенных перфорированными диафрагмами 8 и диэлектрическими рамками 9, а также кислородной емкости 10 и водородной емкости 11 с электролитом, образующих сообщающиеся сосуды, в которых установлены газоотводные трубки 12 и 13, соединенные с газоотводными каналами электролизных ячеек. Выходной штуцер 14 кислородной емкости 10 имеет патрубок 15, конец которого находится на уровне электролита. Водородная емкость 11 имеет выходной штуцер 16. Все детали расположены между концевыми плитами 17 и 18 с концевыми упругими элементами 19 и стянуты стержнями 20.

Блок питания и управления 2 аналогичен известному по прототипу. Для включения использован электромагнитный пускатель, в самоблокирующуюся цепь которого включены нормально замкнутые контакты микропереключателя 21 предохранительного клапана 6, электромагнит которого закрывает клапан. Термодатчик 22 находится на наружной поверхности электролизера 1. Разрядный ток определяется положением регулятора тока, и поэтому измерительный прибор может отсутствовать.

Подпитывающий сосуд 3 разделен по высоте на две части. В нижней части находится поплавок 23 с иглой 24, перекрывающей поступление воды из верхней части, через которую проходит кислородный трубопровод 25, и расположен выходной штуцер 26, соединенный трубопроводом с мембранным устройством выравнивания давлений 5. Выходной штуцер 14 кислородной емкости 10 соединен трубопроводом с патрубком 27, расположенным под поплавком 23. Штуцер 28 с фильтром соединен трубопроводом с клапаном подпитки 4.

Клапан подпитки 4 содержит подвижную пластинку 29 с выступом, который через винт приподнимает поршень, прижимавший эластичную мембрану к отверстию выходного патрубка 30, открывая клапан 4 при заправке электролизера электролитом через подпитывающий сосуд 3. После заправки электролитом пластинка 29 с выступом отводится в сторону, и подпружиненный поршень опускается, прижимая мембрану к отверстию патрубка 30. Давлением кислорода на поршень клапан 4 открывается пропорционально расходу кислорода, обеспечивая необходимую подпитку электролита электролизера 1.

Мембранное устройство выравнивания давлений 5 состоит из емкости, разделенной эластичной мембраной 31. Каждая из разделенных частей снабжена входными патрубками для кислорода 32 и водорода 33, а также калиброванными выходными патрубками для водорода 34 и кислорода 35. Через перекрываемый мембраной 31 патрубок 36 выводится избыточный кислород, а патрубок 37 соединен трубопроводом с предохранительным клапаном 6.

Предохранительный клапан 6 состоит из электромагнита 38 с магнитопроводом и подпружиненным якорем, который связан штоком с поршнем, прижимающим эластичную мембрану к отверстию патрубка 39, закрывая его. Выступающая часть штока упирается в кнопку микропереключателя 21, разрывая нормально замкнутые контакты. Предохранительный клапан 6 предназначен для автоматического выключения устройства и сброса давлений газов в случае перегрева электролизера 1 и в случае превышения давления газов выше допустимого.

Устройство для получения водорода и кислорода готовят к работе следующим образом. Снимают защитный чехол электролизера. Заливают электролит (29-30% водный раствор КОН) в подпитывающий диэлектрический сосуд 3, фиг.1, и открывают диэлектрический клапан 4 подпитки перемещением подвижной пластины 28 в положение, показанное на фиг.1. Заполнение ячеек электролизера 1 контролируют по уровню электролита в подпитывающем диэлектрическом сосуде 3 и омметром. Залив заданное количество электролита (6,4 литра), подвижную пластину 28 сдвигают вправо, что приводит к закрытию клапана. В подпитывающий сосуд 3 заливают дистиллированную воду и закрывают горловину пробкой. Устанавливают защитный чехол. Устройство готово к работе.

Работу устройства для получения водорода и кислорода рассмотрим на примере его использования для производства газопламенных работ. Для этого к патрубкам 34 и 35 мембранного устройства выравнивания давлений 5 подсоединяют шланги стандартной газосварочной горелки и открывают кран подачи водорода, закрывая кран подачи кислорода. Если предполагается использование кислородной резки, то к патрубку 36 мембранного устройства выравнивания давлений 5 подсоединяют шланг кислородного резака. Включают устройство и устанавливают регулятор тока в положение, соответствующее выбранному расходу водорода. Поджигают водород и, открывая кислородный кран горелки, формируют требуемый факел пламени для газосварки. Для кислородной резки закрывают кислородный кран горелки и, подогревая место реза водородным пламенем, осуществляют резку. При необходимости регулятор тока переводят на больший ток.

При использовании водорода в качестве технологической среды требуется осушение известными методами: сорбционными, криогенными, диффузионными. Выбор метода осушения и дополнительной очистки определяется требованиями к технологической среде в непрерывном потоке. При необходимости заполнения емкостей осуществляют отвод от потока.

Получаемый кислород может быть использован в медицинских целях. Двукратная барботажная промывка в электролите и возможная дополнительная промывка в чистой воде верхней части подпитывающего сосуда 3 полностью исключают щелочной туман, да он и не образуется. Многочисленными наблюдениями установлена техника образования пузырьков газа - они растут и, достигнув определенного размера, отрываются и поднимаются вверх, оставляя на своем месте зародыш будущего пузырька. Поднимающиеся пузырьки отрывают на своем пути относительно большие пузырьки. Мелкие пузырьки не отрываются. Микроскопические брызги образуются в момент разрушения пузырьков на поверхности жидкости. Такие брызги немногочисленны, тумана не образуют и довольно быстро оседают, что видно при выключении потока газа.

При использовании устройства для получения водорода в энергетических целях регулятор тока устанавливают на максимально возможный ток для длительной и непрерывной работы. Фактический ток определяется источником тока и не может быть больше максимально возможного тока. В остальном работа устройства аналогична предшествующим случаям.

Технико-экономические преимущества использования предложенного устройства для получения водорода и кислорода состоят в получении газов, пригодных для практического использования в различных целях без дополнительной очистки и с высоким КПД.

Устройство для получения водорода и кислорода, состоящее из установленного наклонно электролизера фильтр-прессного типа с плоскими электродами и диэлектрическими перфорированными диафрагмами для разделения получаемых газов, подпитывающего сосуда, мембранного устройства выравнивания давления, диэлектрического клапана подпитки, блока управления и датчика температуры, отличающееся тем, что электролизер содержит две емкости, сообщающиеся друг с другом и частично заполненные электролитом, в которые помещены концы газоотводных трубок, соединенные с каналами кислорода и водорода электролизера, а емкость с кислородом содержит трубку, конец которой находится на уровне электролита, соединенную с подпитывающим сосудом, который через клапан подпитки соединен с электролизером, причем подпитывающий сосуд разделен перегородкой на две части, и в нижней части находится полый поплавок с иглой, перекрывающей поступление воды из верхней части, через которую проходит кислородный трубопровод, соединенной с мембранным устройством выравнивания давления газов в сообщающихся емкостях электролизера, имеющим выходные штуцера с калиброванными отверстиями, а водородная часть соединена трубопроводом с водородной емкостью электролизера и с предохранительным клапаном.

www.findpatent.ru

Водородный генератор своими руками - Vsedelkin

Цены на топливо продолжают повышаться, и конца этому процессу не видно. Логично возникает желание как-то снизить его потребление, но не всегда это бывает удобно для самого автовладельца. Альтернативный вариант – это водородный генератор, своими руками собранный для повышения эффективности работы топливной системы.

Нет, автомобиль не будет работать на вырабатываемом из воды водороде, и бензин покупать все равно придется. Но может сократиться потребление привычного топлива при создании бензинно-водородной смеси.

В интернете существуют статьи, утверждающие, что создав водородный генератор своими руками, владелец автомобиля получит многократное снижение расхода бензина. На самом деле это не так, и реальная эффективность будет куда ниже, но в сравнении с тем количеством топливо, которые сжигается еженедельно/ежемесячно, разница все-же будет значительной.

Общая схема генератора водорода на автомобиль

Перед непосредственным созданием генератора и установки его в автомобиль, следует собрать отдельный стенд, на котором разместить отдельные его части. Так как водородный генератор своими руками для авто реально сделать, используя подручные средства, нужно разобраться с размерами и материалом для элементов генератора. Отдельные авторы схем генераторов предлагают попытаться самостоятельно определить необходимую отдельному водителю скорость выработки водорода, поскольку у каждого двигателя – свои запросы к топливу.

В общем виде схема генератора водорода на автомобиль своими руками выглядит следующим образом: имеется некая емкость с водой, в которую погружено несколько пластин, защищенных от ржавчины. В воду добавляется катализатор и немного соды, в зависимости от литража. К пластинам снаружи контейнера подходят электроды, благодаря которым в жидкости начинается процесс электролиза – то есть вода начинает расщепляться на составные элементы. Благодаря наличию в ней необходимого нам водорода, она становится бесценным источником отличного катализатора для автомобильного топлива. Элементом питания послужит аккумулятор автомобиля, который будет подавать ток после запуска двигателя.

По специальной отводной трубке легкий водород поступает во впускной коллектор автомобиля, где и происходит его смешивание с обычным топливом, и дальше уже вместе с ним сгорает в двигателе. Вот как раз скорость поступления газа и является одной из главных характеристик, которые зависят от количества катализатора в воде и числа и площади погруженных в нее электродов. Предварительные стендовые испытания помогут не только наглядно представить, как сделать водородный генератор своими руками, но и подобрать для него нужные параметры.

Несколько вариантов самодельного генератора водорода для автомобиля

Одним из простых способов будет применение в качестве емкости для воды обыкновенного пластикового контейнера для продуктов. Его плюсами будут – дешевизна и возможность быстро заменить на другой такой же контейнер. Способ не подходит, если у нас идет большой расход водорода, и нужна более крупная емкость под воду. Однако в других способах такой контейнер хорошо подойдет при изготовлении водородного генератора своими руками для авто.

Увеличить скорость выработки водорода можно применением большего числа металлических пластин, которые нужно отделить друг от друга при помощи пластика. Таким образом, мы добиваемся равномерного чередования пластин, и препятствуем их соприкосновению друг с другом.

Еще до установки в автомобиль можно найти еще пару недостатков описанного метода – при движении может быть нарушена герметичность сосудов и шлангов, повредиться крепление пластин в большой емкости с водой. Также нежелателен сам факт соединения в одном сосуде электролизера и емкости под воду.

Вторым вариантом того, как сделать водородный генератор своими руками, будет разделение электролизера и емкости для воды. Электролизер с металлическими пластинами помещается ниже уровня емкости, благодаря чему в него равномерно поступает вода. Из трубки в верхней части емкости образовавшийся водород поступает в камеру с водой, откуда уже и перемещается дальше. При этом нередко вместе с собой он «прихватывает» и обычную воду, которая в этом случае просто окажется в первом из сосудов, и в свое время опять попадет в электролитическую камеру.

Данный способ снижает затраты воды, повышая эффективность системы. Водородный генератор своими руками для авто в этом случае становится более надежным, но опять же – наличие отводных шлангов и других частей, подверженных вибрациям, остается его главным недостатком. Частично его можно устранить дополнительными креплениями, и отделкой емкостей материалами, поглощающими вибрации.

Указанные способы, конечно, не дают точных характеристик, но позволяют понять общий принцип того, как сделать генератор водорода, и с какими проблемами при этом можно столкнуться.

По предварительным расчетам, бензиновый двигатель объемом от 2 до 5 литров должен получат от 0,4 до 0,6 литров в минуту для каждого из литров двигателя. В отношении двигателей с объемом от 10 до 14 литров, потребуется уже около 5-10 литров в минуту, то есть от примерно 0,5 до одного литра в минуту на каждый литр двигателя.

Стендовые испытания помогут выявить оптимальные размеры емкостей под воду, и скорости производства водорода, которая повышается путем увеличения содержания в жидкости катализатора. Помните о том, что щелочь оказывает разрушающее влияние на металлические части генератора, поэтому к их подбору необходимо подойти с особой тщательностью.

www.vsedelkin.ru

Технологические схемы производства водорода - Справочник химика 21

    Технологические схемы производства водорода. [c.124]

    Показатели, полученные по описанной методике с помощью балансовых соотношений, приведенных в табл. 2, позволяют рассчитать состав газовых потоков по всем стадиям технологической схемы производства водорода. [c.260]

    Технологическая схема производства водорода и кислорода электролизом воды сравнительно проста. Кроме основной стадии разложения воды она включает несколько вспомогательных стадий, необходимых для обеспечения питания электролизеров постоянным током, для очистки питающей воды и приготовления электролита. При повышенных требованиях к чистоте газов электролиза схема дополняется стадиями очистки водорода и кислорода от щелочного тумана и взаимных примесей и осушки газов для удаления паров воды, унесенных из электролизеров и образовавшихся при каталитической очистке. Ниже описаны два наиболее характерных варианта технологической схемы электролиза воды примерная промышленная схема производства большой мощности с использованием крупных фильтрпрессных электролизеров ФВ-500 (на 500—650 м ]ч водорода), работающих при небольшом избыточном давлении, и схема средних и малых установок электролиза воды, обычно работающих под давлением 10 ат и, как правило, снабженных оборудованием для каталитической очистки и осушки газов. Однако первый вариант схемы не исключает возможности каталитической очистки и осушки газов. И наоборот, во втором варианте схемы эти стадии могут отсутствовать, если в них нет необходимости. [c.191]

    Тепловые потоки технологической схемы производства водорода должны быть хорошо увязаны. Тепло, которое требуется подводить и отводить в различных стадиях производства, целесообразно классифицировать по температурному потенциалу на следующие группы. [c.137]

    Из всех известных технологических схем производства водорода схема на основе паровой конверсии в трубчатых реакторах приспособлена для получения энергетического пара в количествах, достаточных для реализации энерго-технологической схемы. Однако, до настоящего времени в СССР техническое решение этого вопроса не реализовано в промышленности. [c.91]

    Особого внимания заслуживают вопросы техники безопасности в цехах электролиза воды и получения хлора и каустической соды. Основная опасность при электрохимическом получении водорода и кислорода связана с возможностью образования взрывоопасных смесей водорода с кислородом или воздухом. При содержании водорода в кислороде от 4 до 95% или от 4 до 75% в воздухе существует опасность взрыва образующейся смеси. Поэтому перед пуском и после отключения все аппараты и трубопроводы технологической схемы производства водорода и кислорода должны тщательно продуваться азотом. Работу в цехе с открытым огнем можно вести лишь после отключения установки, проведения анализа воздуха на содержание водорода и при непрерывной вентиляции производственного помещения. Всякие ремонтные работы на аппаратах, заполненных водородом, запрещаются. [c.231]

    Полученный химическими методами водород содержит различное количество таких примесей, как окись и двуокись углерода, азот, кислород, метан, сероводород, инертные газы и др., которые, как правило, должны быть удалены до поступления водорода на дальнейшую переработку. Поэтому современная технологическая схема производства водорода любым химическим методом включает не менее четырех основных стадий собственно получение водорода, конверсию окиси углерода, удаление двуокиси углерода и окончательную очистку газа от остальных примесей. Такие многоступенчатые схемы процесса довольно громоздки и требуют крупных капиталовложений и больших эксплуатационных расходов. [c.9]

    Промывка водой под давлением на практике применяется главным образом для очистки газов от углекислоты, В некоторых же случаях, как, например, при отсутствии в технологической схеме производства водорода ) установки для очистки водяного газа от сераорганических соединений, промывка водой под давлением может использоваться не только для очистки газа от СОг, но и от вторичного сероводорода, образовавшегося в результате взаимодействия сераорганических соединений с водяным паром на катализаторе конверсии СО. Промывка водой под давлением иногда используется для одновременного удаления из газа СОг и НзЗ при очистке синтез-газа, получаемого в газогенераторах типа Лурги. [c.319]

    Технологические схемы производства водорода по тому и другому вариантам предусматривают полную конверсию образующегося оксида углерода в Нг и СОг и очистку газа от остатков СО методом хемосорбции или каталитического гидрирования в метан. [c.245]

    Осной йыми направлениями совершенствования этого процесса являются снижение удельных расходных показателей сырья и кислорода повышение единичной мощности агрегата снижение выхода побочных продуктов, в частности сажеобразования сокращение энергетических расходных коэффициентов, упрощение технологической схемы производства водорода. [c.78]

    Первым звеном в технологической схеме производства водорода конверсионным методом является получение исходного водяного газа, осуществляемое на практике различными путями в газогенераторах периодического действия и в непрерывно действующих газогенераторах с применением в качестве топлива антрацита, кокса, полукокса, подсушенного и влажного угля в неподвижном и кипящем слое при чередующемся пропускании через загрузку воздуха и пара при непрерывном пропускании парокислородного дутья за счет высокоперегретого пара и т. п. [c.152]

    Задание правительства комбинатом было выполнено, блоки гидрирования "экзамен на профпригодность" выдержали. Но не надо думать, что впоследствии всё происходило 1 ладко. Случались периоды, когда коллекшв производственный план выполнял с большим напряжением. Например, блоки часто простаивали из-за отсутствия водорода. Особенно большой сбой произошел в компрессии на установке водной отмывки после аварии 15 апреля 1965 года, повлекшей человеческие жертвы. Авария произошла потому, что автоматизация и котроль за технологическими процессами находились на очень низком уровне. Несмотря на большое давление и высокую взрывоопасность водорода, тогда на установках даже не было операторных, управление оборудованием осуществлялось на месте. Авария послужила толчком для пересмотра всей технологической схемы производства водорода, были автоматизированы особо взрывоопасные цеха №3, 4, 5. В этой работе участвовали специалисты КИП А.Н. Абд-рафиков, А.Е. Абрамзон, М.Г. Короткий и другие. [c.120]

chem21.info

---

• 
  Пиролиза схема
• 
  Скважина схема на участке
• 
  Схема котел пиролизный котел
• 
  Схема отопление 2х этажного дома
• 
  Схема подключения счетчика воды в частном доме
• 
  Слив для стиральной машины в стене схема
• 
  Элеватор схема
• 
  Схема теплоузел многоквартирного дома
• 
  Схема установка скважинного насоса
• 
  Схема насоса малыш
• 
  Схема сифона для раковины на кухне