DE1064037B

DE1064037B - Vorrichtung zum Reinigen von Wasserstoff

Info

Publication number: DE1064037B
Application number: DEE15750A
Authority: DE
Inventors: Robert Boyce Green; James Spencer Hill
Original assignee: Engelhard Industries Inc
Current assignee: Engelhard Industries Inc
Priority date: 1957-07-30
Filing date: 1958-04-22
Publication date: 1959-08-27
Also published as: GB822694A; FR1194768A; US2911057A

Description

01 B -

ANMELDETAG: 2 2. APRIL 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 2 7. AU G U S T 1 9 5 9

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Wasserstoff, in welcher die Reinigung des Wasserstoffes durch Hindurchgang durch Palladiummetall, einem an sich bekannten Prinzip, erfolgt.

Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung ist kompakt gebaut und ergibt dennoch einen wesentlichen Ausstoß an gereinigtem Wasserstoff. Der sogenannte technische Wasserstoff besitzt im allgemeinen eine Reinheit von etwa 99,5 °/o und enthält als Verunreinigungen Gase wie Sauerstoff, Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf. Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung entfernt diese Verunreinigungen unter Erzeugung von reinem Wasserstoff, eignet sich jedoch auch zur Reinigung eines Wasserstoffs, der einen viel höheren Prozentsatz an Verunreinigungen als der technische Wasserstoff enthält, und kann beispielsweise zur Reinigung eines Gases verwendet werden, in welchem Wasserstoff nur in einer Menge von 50 bis 60% enthalten ist. Die Vorrichtung kann bei einer Temperatur von etwa 275 bis 550° C betrieben werden, und gute Ergebnisse sind bei einer Betriebstemperatur von etwa 400° C erzielt worden. Der Druck kann im Bereich von Atmosphärendruck bis 7 atü oder darüber Hegen.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 in Seitenansicht das zur Ausfüllung eines Mantelrohres bestimmte Rohrbündel mit Endplatten, aus welchem der Reinigungsteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgebaut ist,

Fig. 2 die Endansicht des Rohrbündels, wobei die an der Endplatte befestigten Rohre zu erkennen sind, und

Fig. 3 einen Schnitt durch die zusammengebaute R einigungsvor r ichtung.

Das Rohrbündel (Fig. 1 und 2) besteht aus einer großen Anzahl von Palladiumrohren 2, die an den beiden Endplatten 4 bzw. 6 befestigt sind. Die Endplatten können aus einem geeigneten Werkstoff, wie rostfreiem Stahl, bestehen; die Rohre sind an ihnen mittels Silberlot befestigt.

Wie Fig. 3 zeigt, sind das Rohrbündel 2 und die Endplatten 4 und 6 in einen Mantel 8 aus rostfreiem Stahl eingesetzt, an dessen Enden durch beliebige geeignete Mittel, beispielsweise Verschweißung, die Kappen 10 bzw. 12 aus rostfreiem Stahl befestigt sind.

Die Kappe 10 weist einen Einlaß 14 auf, der zur Einführung von unreinem Wasserstoff in die Vorrichtung dient, während die Kappe 12 mit dem ein Ventil 18 aufweisenden Ablaßrohr 16 versehen ist, das zur Ableitung der Verunreinigungen aus dem Inneren des Rohrbündels 2 dient. In der Wandung des Mantels 8

Vorrichtung
um Reinigen von Wasserstoff

Anmelder:

Engelhard Industries, Incorporated,
Newark, N. J. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Gaußstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 30. Juli 1957

Robert Boyce Green, Chatham, N. J.,

und James Spencer Hill, Cranford, N. J. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

ist ein Auslaß 19 vorgesehen, von welchem gereinigter Wasserstoff, der die Wandungen der Rohre 2 durchdrungen hat, aus dem Mantel abgezogen werden kann.

Der Stahlmantel 8 ist von einer Widerstandswicklung 20 umgeben, die aus einem beliebigen geeigneten Material, wie Nickel-Chrom-Legierung besteht; diese Wicklung ist mit einer Kittschicht 22, beispielsweise aus Asbestzement, umhüllt oder in dieselbe eingebettet.

Die gesamte Vorrichtung ist in einem Aluminiumbehälter bzw. -gehäuse 24 untergebracht, das mit Endplatten 26 aus einem geeigneten Werkstoff, wie Asbestzement od. dgl. versehen ist. Die Reinigungsvorrichtung ist gegen den Behälter 24 mittels eines geeigneten Isolierstoffs 28, z. B. Magnesiumoxyd, isoliert.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung werden die Palladiumrohre auf einem Dorn gewickelt, der in einer am einen Ende befindlichen Kopfplatte mehrere zur Achse des Dorns konzentrisch angeordnete Kreisreihen von Löchern aufweist. Ein Ende jedes Rohres wird in einem Loch befestigt, und der Abstand der Löcher bestimmt den Neigungswinkel der Rohrwicklung. Wenn beispielsweise die erste Lage vier Rohre enthält, kann die zweite Lage, die im umgekehrten Sinn direkt auf die erste Lage aufgewickelt wird, fünf Rohre, die dritte Lage sechs Rohre und die vierte Lage sieben Rohre aufweisen.

909 609/387

Claims

Die Lagen stützen sich aufeinander ab, und aufeinanderfolgende Lagen bilden jeweils links- und rechtsgängige Spiralen. Es werden vorzugsweise Palladiumrohre von gleicher Länge verwendet. Bei einem Rohrdurchmesser von etwa 3 mm beträgt das Verhältnis des Innendurchmessers zum Außendurchmesser vorzugsweise mehr als etwa 2 :3. Mit zunehmendem Durchmesser der nach außen folgenden Lagen wird in jeder Lage derart eine größere Anzahl von Rohren gewickelt, daß mit Zunahme der Rohrzahl einer Lage die Zahl ihrer Windungen abnimmt und die Länge der Rohre konstant bleibt. Dieses \^erfahren kann fortgesetzt werden, bis der Rohrverlauf sich einer geraden Linie nähert. Nach dem Wickeln der Rohre werden die Rohrenden vom Dorn entfernt und .in bohrte Stahlendplatten eingesetzt. Die Rohre werden mittels Silberlot eingelötet, und nach einer Prüfung auf Undichtigkeiten wird das Rohrbündel in ein Rohr aus rostfreiem Stahl eingeschweißt. Die Durchmesser" des Rohres und der Endplatten aus rostfreiem Stahl werden gerade so groß gewählt, daß bei der Verschweißung keine Beeinflussung des Palladiums oder des Lotes erfolgt. Auf die Enden der Vorrichtung werden haubenförmige Kappen aus rostfreiem Stahl aufgeschweißt, im Zentrum der einen Kappe ein Einlaßrohr eingeschweißt, in der Seite des Gehäuses ein Auslaßrohr angeordnet und im Zentrum der anderen Kappe ein Ablaßrohr aus Kupfer eingeschweißt. Nach Prüfung auf Undichtigkeiten wird die Vorrichtung zwecks Herstellung einer Widerstandsheizung mit einer Wicklung aus Nickel-Chrom-Draht umgeben. Der Draht wird auf Asbestpapier aufgewickelt und mit Aluminiumoxydzement festgekittet. Die erhaltene Vorrichtung wird dann im Inneren eines Stahl- oder Aluminiumgehäuses zwischen zwei Endscheiben aus Asbestzement angeordnet und das Gehäuse mit einer Isoliermasse, wie Magnesiumoxyd oder Kieselgur, gefüllt. Die Widerstandsheizwicklung wird dann an ein Schaltgerät angeschlossen, worauf die Vorrichtung einsatzbereit ist. Bei einer beispielsweisen praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung wurde ein Rohrbündel von 25,4 cm Länge und 6,4 cm Durchmesser aus zweiundzwanzig 3,175-mm-Palladiumrohren von 1,22 m Länge verwendet. Wenn diese Vorrichtung bei einer Temperatur von 300° C und einem Druck von 7 atü betrieben und mit Wasserstoff von einer Reinheit von 99,5 °/o beschickt wurde, betrug die erhaltene Menge an gereinigtem Wasserstoff 0,57 ms/Stunde. Da der Durchgang von Wasserstoff durch Palladium der Fläche direkt proportional ist, ermöglicht die Erfindung auf Grund der großen Oberfläche der vom Wasserstoff durchdrungenen großen Zahl von Rohren die Erzielung eines hohen Durchsatzes in einer Vorrichtung mit sehr kleinen Außenmaßen. Bei Verwendung von Rohren gleicher Länge wird die Möglichkeit des Berstens eines oder mehrerer Rohre auf Grund eines Druckunterschiedes in der Vorrichtung ausgeschaltet. Patent vs-sproche

1. Vorrichtung zum Reinigen von Wasserstoff, bestehend aus einer Kammer mit innerhalb derselben angeordneten Palladiumflächen, einer Zuleitung zu einer Flächenseite und Ableitungen von beiden Flächenseiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumflächen aus den Oberflächen einer Vielzahl gewundener Palladiumrohre (2) bestehen, die von einem Mantel (8) umgeben und deren Enden in zwei Endplatten (4, 6) befestigt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumrohre gleiche Längen haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Einrichtung zur Beheizung des Mantels versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizungseinrichtung aus einem Widerstandsheizelement besteht.

40 In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 1 174 631, 2 597 907.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen