ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физические методы выделения водорода из газовых смеВодород как побочный продукт некоторых производственных процессов из "Основы производства водорода" В газовых смесях водород присутствует как в виде соединений с другими элементами, так и в свободном состоянии. Очевидно, что при физических методах получения водорода, основанных на выделении этого компонента из газовых смесей, источником водорода может служить только свободный водород. Указанное обстоятельство значительно снижает степень использования водорода от потенциала по сравнению с химическими методами получения этого компонента и обусловливает экономичность выделения водорода из газовых смесей физическими методами только при относительно высоком содержании в них свободного водорода (свыше 40—50 об. %). [c.254] К промышленным горючим газам с относительно высоким содержанием свободного водорода следует отнести а) водяной газ б) коксовый газ в) так называемый бедный газ гидрирования г) метан-водородные фракции, получаемые нри разделении некоторых газовых смесей д) отходяш ие газы установок каталитического риформинга легких нефтяных дистиллятов. Составы указанных газов приведены в табл. 16. [c.254] Необходимо отметить, что процесс выделения водорода из водяного газа физическими методами (глубоким охлаждением) в современных условиях потерял свое значение. Это объясняется тем, что в настояш ее время водород из водяного газа может быть получен более экономичным путем и с большим выходом, чем при применении физических методов его получения Ц. [c.254] Процесс глубокого охлаждения водяного газа иногда применяется для выделения окиси углерода с получением водорода в качестве побочного продукта [1]. [c.254] Обычно при глубоком охлаждении выделение водорода из его смесей с другими газами осуществляется фракционированной конденсацией компонентов смеси, позволяющей путем ступенчатого охлаждения газовой смеси получать в ожижепном виде отдельные фракции. При фракционированной конденсации компонентов газа, кроме глубокого охлаждения, используются также методы ректификации, абсорбции и дефлегмации. [c.255] Фракционированная конденсация компонентов с целью выделения водорода требует охлаждения газовой смеси до весьма низких температур. Температуры кипения компонентов обычных газовых смесей приведены в табл. 61. [c.255] Теоретически при фракционированной конденсации можно выделить сколько угодно фракций. Однако в практических условиях выделения водорода из газовых смесей ограничиваются обычно получением трех или четырех фракций. При содержании в сырье многих компонентов отдельные фракции представляют собой смесь нескольких ожиженных компонентов исходной газовой смеси. При этом следует учитывать, что в ожиженных фракциях растворяется часть компонентов, остающихся в данных условиях несконденсированными. [c.255] Для выделения водорода из газовых смесей методом фракционированной конденсации в промышленной практике применяются следующие холодильные циклы. [c.256] Разделение исходной газовой смеси (коксового газа) ведется методом фракционированной конденсации с иолучением следующих фракций этиленовой, метановой, окиси углерода и азотоводородной. Иногда выделяется также пропиленовая фракция. [c.256] Так как дроссельный эффект коксового газа незначителен, в практических условиях для покрытия потерь в окружающую среду и на недорекуперацию тепла требуется подвод холода извне. В данном процессе источником холода на низшей ступени охлаждения является аммиак, а на высшей ступени — азот высокого давления (200 атм). [c.257] В связи с тем, что содержание азота в коксовом газе недостаточно для получения стехиометрической азотоводородной смеси, водород коксового газа после выделения из последнего этиленовой и метановой фракций дополнительно обогащается азотом, поступающим обычно с- установки разделения воздуха. Кроме того, жидкий азот используется для промывки водорода и извлечения из него примесей СО, Ог, а также углеводородов. Таким образом, азот в данной схеме имеет тройное назначение. [c.257] Разделение коксового газа осуществляется под давлением 11—12 ати, что позволяет вести конденсацию компонентов при более высокой температуре, чем при атмосферном давлении, а следовательно, уменьшить расход холода. Кроме того, при работе под давлением сокращаются размеры необходимого оборудования. [c.257] Коксовый газ до поступления в блок разделения должен быть очищен от примесей нафталина, бензола, ацетилена, окиси азота, сероводорода, углекислоты и влаги. [c.257] Нафталин, бензол (частично), окись азота и сероводород обычно удаляются из газовой смеси до ее поступления в цех разделения. От остальных нежелательных примесей коксовый газ очищается большей частью в самом цехе разделения. [c.257] Технологическая схема обработки коксового газа до поступления в разделительный агрегат представляется в следующем виде (рис. 59). Коксовый газ, из которого предварительно удалены нафталин, сероводород и окись азота, сжимается в компрессоре 1 до 12 ати. Затем сжатый газ поступает в промывную башню 2, орошаемую водой, где из газа поглощается основное количество углекислоты. В воде растворяется также незначительное количество других компонентов газовой смеси и ацетилен. Энергия воды, выходящей из промывной башни, используется в турбине 4, находящейся на одном валу с насосом 3 и мотором. Вода после дегазации в экснанзере и градирне поступает в насос 3 и снова нагнетается в промывную башню ). Доочистка газа от СОг осуществляется раствором едкого натра в башнях 5. [c.257] В аммиачном холодильнике где за счет испарения аммиака температура газа снижается до —45° С. С этой температурой газ поступает в собственно блок разделения (разделительный агрегат). [c.259] При предварительном охлаждении конденсируются практически весь бензол и вся влага, содержащиеся в коксовом тазе. Бензол и влага выводятся из системы при размораживании теплообменных аппаратов. Упругости паров бензола и вол ы в интервале температур от +30 до —50° С приведены в табл. 62. [c.259] Блок разделения состоит из ряда теплообменных аппаратов, одной промывной колонны, сепаратора и дроссельных устройств, заключаемых обычно в одия общий кожух. Схема блока разделения приведена на рис. 60. [c.259] Этиленовая фракция выводится из блока через дроссельные вентили 16 и теплообменник 12, предпазначейный для охлаждения азота. [c.260] Метановая фракция из куба испарителя проходит теплообменник Т, дроссельный вентиль 14, теплообменники 4 (где испаряется) и 8, после чего разветвляется на 2 потока. Один поток, пройдя последовательно теплообменники 2 ш 1, выводится из блока, другой присоединяется к этиленовой фракции и совместно с последней направляется в теплообменник 12. [c.261] Вернуться к основной статье