RU2063927C1 - Способ очистки водорода и/или инертных газов от газообразных примесей - Google Patents
Способ очистки водорода и/или инертных газов от газообразных примесей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2063927C1 RU2063927C1 RU93025050A RU93025050A RU2063927C1 RU 2063927 C1 RU2063927 C1 RU 2063927C1 RU 93025050 A RU93025050 A RU 93025050A RU 93025050 A RU93025050 A RU 93025050A RU 2063927 C1 RU2063927 C1 RU 2063927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- gas
- absorber
- purification
- inert
- Prior art date
Links
- 239000012535 impurity Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical group O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229930195733 hydrocarbon Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract 2
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 abstract 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000002367 halogens Chemical group 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017961 MgNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010069 TiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010340 TiFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010389 TiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 pure metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003755 zirconium compounds Chemical class 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Изобретение относится к процессам тонкой комплексной очистки водорода и инертных газов от различных газообразных примесей. Сущность изобретения заключается в том, что для очистки водорода и инертных газов от газообразных примесей, включающей контактирование очищаемого газа с твердым поглотителем, содержашим интерметаллическое соединение, используют поглотитель, предварительно насыщенный водородом, дегидрированный нагревом и/или вакуумированием, и/или продувкой инертным газом и при этом его контактируют с очищаемым газом при 300-800o С. В качестве интерметаллического поглотителя используют соединения из группы Zr(Cr1-x Fex)2, и/или Zr(Cr1-xVx)2, и/или (Zr1-xTix)Mn2, и/или их смесь, где 0,05 <x > 0,95. Очистку осуществляют от газообразных примесей, выбранных из группы: кислород, вода, оксид и диоксид углерода, углеводороды, галогенсодержащие углеводороды, аммиак или их смеси. Дегидрирование поглотителя осуществляют нагревом до 200-800o С и/или вакуумированием до 10-3- 10-1 мм рт.ст. и/или продувкой инертным газом или водородом. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к процессам тонкой комплексной очистки водорода и инертных газов от различных газообразных примесей и может быть использовано в химической промышленности, микроэлектронике, радиотехнике, металлургии, в анализе газовых смесей и др.
Известны различные способы очистки водорода и инертных газов от газообразных примесей. Способ очистки, основанный на использовании металлических поглотителей, позволяет снизить содержание примесей до минимального уровня (Высокочистые вещества, п.2,1990, с.23).
Известен способ поглощения активных газов металлами, включающими чистые металлы, такие как лантан, церий, торий, титан, цирконий, ниобий, тантал (Г. Д. Глебов, Поглощение газов активными металлами.-Л. 1961, с. 110-172). Поглощение газов основано на растворении атомов газов в металлах и на последующем образовании соответствующих оксидов, нитридов, карбидов металлов при повышенной температуре.
Недостатком известного способа является высокая температура и низкая скорость поглощения газов.
Известен способ очистки водорода от газообразных примесей, заключающийся в том, что интерметаллические соединения, такие как TiMn1,5, TiFe, LaNi5, Mg2 Ni, TiCo, MgNi, TiFeMn и др. используемые для хранения водорода, измельчают, активируют, насыщают водородом после чего через слой порошкообразного поглотителя пропускают очищаемый водород (см.источник) прототип.
Согласно известному способу процесс проводят при комнатной температуре или повышенной до 350o С температуре. Максимально достигнутое количество поглощенной примеси из водорода составило 30 нсм3 /г ИМС при поглощении азота при 350o С. Концентрация примеси в очищенном водороде составляла для азота 10-6 об.
Недостатком известного способа является низкая скорость поглощения и небольшое количество поглощенной примеси.
Целью изобретения является создание технологии комплексной очистки водорода и инертных газов от газообразных примесей, обеспечивающей высокую скорость процесса очистки и высокий ресурс работы поглотителя.
Это решается способом комплексной очистки водорода и инертных газов от газообразных примесей, включающим их контактирование с предварительно насыщенным водородом и затем дегидрированным поглотителем, содержащим интерметаллическое соединение циркония, выбранное из группы: Zr(Cr1-x Feх)2, и/или Zr(Cr1-x Vx)2, и/или (Zr1-x Tix)Mn2 и/или их смесь, где 0,05 < x < 0,95, а контактирование осуществляют при температуре 300-800o С.
При этом очистку осуществляют от газообразных примесей, выбранных из группы: кислород, вода, оксид и диоксид углерода, углеводороды, галогенсодержащие углеводороды, аммиак или их смеси.
Сущность изобретения заключается в том, что при контакте водорода или инертных газов, содержащих газообразные примеси, на активной поверхности металлов при повышенной температуре происходит реакция образования оксидов, нитридов, карбидов,галогенидов металлов,а затем атомы примесей переносятся в объем кристаллической решетки поглотителя. Температура процесса является необходимой и достаточной для того, чтобы скорость переноса молекул примеси в газовой фазе и атомов примеси в кристаллической решетке поглотителя были очень высоки и не влияли на скорость поглощения примеси.
Данный способ позволяет увеличить скорость очистки за счет использования активных интерметаллических поглотителей, которые сохраняют высокоразвитую активную поверхность, а также увеличить ресурс работы поглотителя за счет большого удельного количества поглощенной примеси.
П р и м е р. Интерметаллическое соединение Zr(Cr0,5 Fe0,5)2, приготовленное дуговой плавкой в атмосфере аргона, измельчали повторением циклов сорбции-десорбции водорода или механическим помолом и затем насыщали водородом. Порошкообразный поглотитель помещали в реактор цилиндрической формы, нагревали до температуры разложения гидрида и дегидрировали вакуумированием до 10-3 10-1 мм рт.ст. или продувкой инертным газом. В качестве газа продувки может быть использован очищаемый газ.
Затем в реактор подавали очищаемый газ (аргон) и контролировали изменение во времени концентрации примеси в газе, выходящем из слоя поглотителя.
В течение всего времени очистки концентрация примесей в очищаемом газе не превышала 10-6 об. (а для метана 4•10-6 об.). Процесс очистки завершался при появлении в очищенном аргоне заданной концентрации примеси. Примеси по возрастанию эффективности их поглощения располагаются в следующей последовательности: CF4-CH4-NH3-CO-CO2-O2-H2O.
Данные по эффективности проведения процесса приведены в таблице.
При реализации изобретения обеспечиваются следующие преимущества: большое удельное количество поглощаемой примеси, т.е. большой ресурс работы поглотителя; высокая скорость поглощения примесей, что обеспечивает компактность устройств очистки газов; невысокая температура поглощения, что облегчает эксплуатацию устройств очистки газов. ТТТ1
Claims (4)
1. Способ очистки водорода и инертных газов от газообразных примесей, включающий контактирование газов с твердым поглотителем, содержащим интерметаллическое соединение, отличающийся тем, что используют поглотитель, предварительно насыщенный водородом и дегидрированный нагревом, и/или вакуумированием, и/или продувкой инертным газом, а контакт газов с поглотителем осуществляют при 300-800oС.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве интерметаллического соединения используют соединения из группы: Zr(Cr1-x Fex)2, и/или Zr (Cr1-x V<Mv>x<D<)2, и/или Zr1-x Tix)Mn2 и/или их смесь, где 0,05 <x <0,95.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что очистку осуществляют от газообразных примесей, выбранных из группы: кислород, вода, оксид и диоксид углерода, углеводороды, галогенсодержащие углеводороды, аммиак или их смеси.
4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что дегидрирование поглотителя перед контактом с газом осуществляют нагревом до 200-800oС, и/или вакуумированием до 10-3 10-1 мм рт.ст. и/или продувкой инертным газом или водородом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93025050A RU2063927C1 (ru) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | Способ очистки водорода и/или инертных газов от газообразных примесей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93025050A RU2063927C1 (ru) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | Способ очистки водорода и/или инертных газов от газообразных примесей |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93025050A RU93025050A (ru) | 1996-06-20 |
| RU2063927C1 true RU2063927C1 (ru) | 1996-07-20 |
Family
ID=20141022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93025050A RU2063927C1 (ru) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | Способ очистки водорода и/или инертных газов от газообразных примесей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2063927C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2415075C1 (ru) * | 2009-08-27 | 2011-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) | Способ глубокой очистки водорода |
| RU2630917C2 (ru) * | 2015-12-29 | 2017-09-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Способ разделения газовых смесей, содержащих водород и диоксид углерода, с помощью гидридов металлов |
-
1993
- 1993-06-03 RU RU93025050A patent/RU2063927C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Заявка Японии N 61-68303, кл. C 01 B 3/56, 1985. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2415075C1 (ru) * | 2009-08-27 | 2011-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) | Способ глубокой очистки водорода |
| RU2630917C2 (ru) * | 2015-12-29 | 2017-09-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Способ разделения газовых смесей, содержащих водород и диоксид углерода, с помощью гидридов металлов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4869883A (en) | Inert gas purifier for bulk nitrogen without the use of hydrogen or other reducing gases | |
| JP6651172B2 (ja) | バイオマス熱分解ガスからの水素回収方法 | |
| RU95106987A (ru) | Способ удаления газообразных примесей из потока водорода и устройство для его осуществления | |
| US6261528B1 (en) | Hydrogen purification using metal hydride getter material | |
| RU2063927C1 (ru) | Способ очистки водорода и/или инертных газов от газообразных примесей | |
| JPS6364901A (ja) | 希ガス精製装置 | |
| US5669961A (en) | Method for the purification of noble gases, nitrogen and hydrogen | |
| Lu et al. | Insights into the impact of micro-amount O2 on the hydrogenation/dehydrogenation performance of LaNi4. 25M0. 75 (M= Co, Mn) alloys | |
| US7736609B1 (en) | Hydrogen purification system | |
| RU2063926C1 (ru) | Поглотитель газообразных примесей водорода и/или инертных газов и способ его получения | |
| JP2000072404A (ja) | 水素−窒素混合ガスの製造方法およびその装置 | |
| JPS5869724A (ja) | 水素を可逆的に吸収できる、酸素で安定化された金属間化合物 | |
| US5993760A (en) | Bulk nitrogen purification process that requires no hydrogen in the regeneration | |
| JP3292995B2 (ja) | ガスの精製方法および装置 | |
| JPH0549838A (ja) | 二酸化炭素変換方法 | |
| AU2011317344B2 (en) | A method of generating thermal energy | |
| RU93025050A (ru) | Способ очистки водорода и/или инертных газов от газообразных примесей | |
| JPH09124515A (ja) | 炭素酸化物の水素化方法 | |
| JPH05155601A (ja) | 水素同位体分離用合金およびそれを用いた水素分離方法 | |
| JP4391620B2 (ja) | 水素精製用水素吸蔵合金及び水素含有ガスの精製方法。 | |
| JPS6071502A (ja) | 水素ガス精製装置 | |
| JP3292311B2 (ja) | メタノールの精製方法 | |
| JPH04265217A (ja) | 一酸化炭素を主成分とするガスの精製方法 | |
| GB2416137A (en) | Preparation of a gold catalyst | |
| JPH0468291B2 (ru) |