Способ орто-параконверсии водорода Советский патент 1992 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к криогенной технике, а точнее - к способам получения параводорода из нормального водорода.

Существующие способы орто-паракон- версии предусматривают отвод теплоты конверсии чаще всего при помощи жидкого азота либо жидкого нормального водорода. При этом процесс конверсии потока водорода, пропускаемого через слой катализатора, протекает так, что давление потока остается практически постоянным. Замыкающая стадия перевода продукционного потока водорода в параводород осуществляется, как правило, в конверторе, размещенном в ванне кипящего нормального Ёодорода. Испаряющийся из-за выделения теплоты конверсии нормальный водород при давлении, близком к атмосферному, направляется в линию обратного потока теплообменников, нагревается до температуры окружающей среды и сжимается в компрессоре до рабочего давления цикла.

Наличие обратного потока нормального водорода малой плотности усложняет процесс теплообмена и приводит к дополнительной затрате энергии, что является основным недостатком известных способов орто-параконверсии водорода.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ орто-параконверсии потока водорода путем охлаждения нормального водорода до температуры перехода ортоводорода в параводород и порционного пропускания его через катализатор в условиях постоянного объема, принятый за прототип.

Однако и в этом способе, принятом за прототип, также не достигается возможность ликвидации обратного потока, так как перед конверсией порции нормального водорода расширяют до промежуточного давления с отбором внешней работы, а после конверсии повторно расширяют также с отбором внешней работы, то есть снижают давление потока.

Целью изобретения является снижение энергетических потерь путем использования экзотермического эффекта конверсии с сохранением повышенного давления потока водорода после проведения процесса

СО

С

vi о ел

С

N

О

конверсии, что дает возможность повторного ожижения этого потока и присоединения его к продукционному потоку параводоро- да.

Сущность изобретения заключается в том, что порционное пропускание потока водорода ведут частями, причем одну часть порции выводят из зоны конверсии при повышенном давлении, а другую - расширяют.

Схема устройства, в котором может быть осуществлен предлагаемый способ, приведена на чертеже.

В цилиндре 1 расположен поршень 2, внутренний объем которого заполнен катализатором 3, причем одна торцевая стенка поршня выполнена в виде сетки 4, а в другой размещены перепускные самодействующие клапаны 5. В подводящем патрубке 6 размещен впускной самодействующий клапан 7, а в отводящем патрубке 8 - выпускной самодействующий клапан 9.

При перемещении поршня 2 из крайнего левого положения в крайнее правое положение нормальный водород, охлажденный до температуры, при которой равновесие сдвинуто в сторону параводорода, через патрубок 6 и впускной самодействующий клапан 7 поступает в цилиндр 1 и заполняет его. При перемещении поршня 2 из крайнего правого в крайнее левое положение впускной самодействующий клапан 7 закроется, откроются перепускные самодействующие клапаны 5 и нормальный водород будет перепускаться в правую сторону цилиндра 1, фильтруясь через катализатор 3, размещенный в объеме поршня 2. Будет происходить конверсия, приводящая к возрастанию концентрации параво0

5

0

5

0

5

0

дорода с выделением теплоты конверсии и одновременным повышением температуры и давления перемещенной в правую сторону цилиндра порции водорода.

При повторном перемещении поршня 2 вправо при закрытых перепускных самодействующих клапанах 5, будет происходить заполнение левой стороны цилиндра 1 новой порцией нормального водорода, а из правой стороны цилиндра будет выводиться основная часть предыдущей обработанной порции водорода при повышенной концентрации параводорода и повышенном давлении, при этом другая часть обработанной порции водорода, оставшаяся в мертвом объеме, будет расширяться при обратном движении поршня.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. При обработке предлагаемым способом потока нормального водорода, имеющего давление 0,13 МПа, температуру около 22 К и концентрацию параводорода 25%, его давление возрастает до уровня 0,35-0,43 МПа, то есть в 2,6-3,3 раза, а концентрация параводорода достигнет величины 70-75%.

Формула изобретения

Способ орто-параконверсии водорода путем охлаждения нормального водорода до температуры перехода ортоводорода в параводород и порционного пропускания его через катализатор в условиях постоянного объема, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических потерь путем использования экзотермического эффекта конверсии, порционное пропускание ведут частями, одну часть порции выводят из зоны конверсии при повышенном давлении, а другую часть расширяют.

Использование: в установках для получения жидкого параводорода криогенного машиностроения. Сущность изобретения: использование экзотермического эффекта конверсии для повышения давления потока водорода. Поток водорода подвергается конверсии путем порционного пропускания через катализатор в условиях постоянного объема, что приводит к повышению давления отсекаемых порций и возможности вывода их при повышенном давлении. 1 ил.