Производство водорода презентация

Содержание


Презентации» Химия» Производство водорода
Дисциплина Промышленные каталитические процессы  Тема №1. Производство водорода
 Историческая справка
Водород: история и перспективы 
 Генри КАВЕНДИШ (1731 г. –1810) Показал,1950 Акира Митсуи – производство водорода с помощью микроорганизмов
 1950 АкираОдна из важнейших задач водорода - Углеродный цикл водорода на СолнцеСтруктура мирового производства (а) и  потребления Н2 (б)Применение водорода в химической промышленностиВозможные способы производства водорода 
 Водород из природных ископаемых и УВ
1.1 Производство Н2 газификацией угляОсновные виды природного и искусственного топлива:Характеристики состава твердого и жидкого топливаСостав твердого топлива:Преимущества:
 Около 96% Н2 производится из ископаемых УВ (газ – 48%,В зависимости от способа подвода теплоты процесс газификации делится на:
 ВГазификация угля C + H2O → CO + H2 (эндотермическая) Термодинамические характеристики парокислородной газификации угляКлассификация процессов газификации угля:Низкокалорийный  газСреднекалорийный  газ
 По составу они представляют собой смеси оксидов углеродаНаиболее современные газогенераторы
 Лурги
 Винклера
 Копперс-Тотцека
 Велман-ГалушиИстория создания газогенераторов:
 1. Создание Фрицем Винклером (концерн BASF) в 1926Пылеугольный принцип газификации с жидким шлакоудалением реализован в промышленных аппаратах Destec,Схема прямого газогенератора ЛургиМинусы процессаСостав типичных газов в процессе газификации1.2 Конверсия низших и высших УВВ процессе конверсии метан окисляется по следующим основным реакциям:
 В процессеЕсли требуется получить технически чистый Н2, проводят р-цию (1) или (3)Основные направления химической переработки природного газаТехнологические стадии переработки УВ топлива в Н2Производство водородаПаровая конверсия УВ (паровой риформинг)Влияние температуры на выход основных продуктов реакции ПККМембранная сепарацияПаровая конверсия метана
 энергия активации разложения газовых гидратов метана составляет 333Паровая конверсия высших УВ (С2+ ) СnHm + n H2O =Особенности восстановления и работы катализатора
 В свежем катализаторе никель находится вЕсли Ni находится в виде соединении с Al2O3 (шпинели), то длядва существенных недостатка
 высокое содержание водорода в синтез-газе, что затрудняет егоВысокотемпературная конверсия СН4/ Кислородная конверсия (парциальное окисление)два механизма парциального окисления метана: 
 1) последовательный механизм — глубокое2) прямой механизм — полная диссоциация метана и кислорода на поверхности:Парокислородная конверсия (автотермический риформинг)
  СH4 + 0,5 О2 = CO+Углекислотная конверсияПароуглекислотная конверсияЗадачи риформинга:Реакция сдвига – паровая конверсия СО водяным паромСпособы очистки от примесейОчистка природных газов от соединений серы. Углеводордные газы различных месторождений, кромеОчистка от сернистых соединений
 Наиболее активный ↑коррозионная активность и агрессивность Cтепень превращения меркаптана в меркаптид не превышает 80-85% даже при примененииВлияние амидов на степень извлечения меркаптановой серыУдаление серы адсорбционными методамиРеакции серосодержащих соединений. Сероводород окисляется с образованием элементарной серы и сернистого ангидрида:
Железопаровой способ получения Н2Аналогичный метод получения  1941-1945
 Si+2NaOH+H20=Na2SiO3+2H2. 
 За час этим способомУстановки получения водорода м-дом Электролиза применяют:
 Установки получения водорода м-дом ЭлектролизаПроизводство технического водорода электролизом воды, предназначенное для выпуска продукции марки “Б”В процессе ЭХАВ происходят четыре основных процесса: 
 1) Электролитическое разложениеЧистая вода имеет удельную электрическую проводимость 0,055 микроОм при 25°С, дистиллированнаяФизико-химические основы процессаТаким образом:Постановление Госгортехнадзора РФ от 06.06.2003 N 75 "Об утверждении Правил безопасностиОсновные электродные процессы при электролизе 
 Выделение Н2 на катоде иВ нейтральной и кислой среде 
 на аноде происходит поляризация иСхема установки для электрохимической обработки воды: 
 1 – блок подготовкиКоличество вещества, прореагировавшего на электродах при пропускании постоянного электрического тока поПотребляемая мощность, Вт, электролизера определяется по зависимости:
 Потребляемая мощность, Вт, электролизераКонструкции типовых электролитных ячеекПроблемы при использовании разного типа диафрагмМеталлогидридыИнтерметаллические соединения (ИМС)МГhttp://isjaee.hydrogen.ru/pdf/12_2005tarasov.pdf
 http://isjaee.hydrogen.ru/pdf/12_2005tarasov.pdf



Слайды и текст этой презентации
Слайд 1
Описание слайда:
Дисциплина Промышленные каталитические процессы Тема №1. Производство водорода Историческая справка Общие сведения об областях применения Н2 Водород как источник энергии Способы получения Н2


Слайд 2
Описание слайда:
Водород: история и перспективы Генри КАВЕНДИШ (1731 г. –1810) Показал, что существуют разные типы воздуха «негорючий воздух» - СО2 и «горючий воздух» - водород. Кавендиш получал водород в реакции цинка с хлорной кислотой. Показал, что водород намного легче воздуха, первый получил воду из водорода и кислорода в электрической искре (1775). Жак Александр Чарльз 1783 Первый воздушный шарик, наполненный водородом, «Чарльер» поднялся на высоту 3 км 1800 – 1950 «городской газ» 50% Н2+ 30% СН4 + 6% CO широко использовался для освещения улиц и энергоснабжения В 1960-х годах вытеснен природным газом. 1890-е Константин Циолковский предложил использовать водород как топливо для космических кораблей 1911 – Карл Бош (Bosch) разработал процесс получения NH3 и аммиачных удобрений, организовал производство синтетических удобрений.

Слайд 3
Описание слайда:
1950 Акира Митсуи – производство водорода с помощью микроорганизмов 1950 Акира Митсуи – производство водорода с помощью микроорганизмов 1959 Френсис Бэкон – первый практический водородно – воздушный топливный элемент мощностью 5 кВт для питания сварочного аппарата. 1960-е Предложено использовать солнечную энергию для разложения воды с последующим использованием водорода и кислорода в ТЭ В течении 20-го века использование водорода расширялось: производство аммиака, метанола, удобрений, стекла, очистки металлов, витаминов, косметики, полупроводников, мыла, арахисового масла и ракетного топлива. Начало 1970-х – появился термин «водородная экономика» Конец 20-го – начало 21 века: быстрое увеличение производства водорода, разработка водородных автомобилей, ТЭ. Исландия заявила, что к 2030 г. Перейдет к водородной экономике. 1990 – первая в мире установка по производству водорода с помощью солнечной энергии 1994 Даймлер Бенц –первый NECA I (New Electric CAR) – первый автомобиль с ТЭ 1999 – первые в Европе станции заправки водородом (Гамбург) 2000 Ballard Power systems - первый готовый к производству ТЭ для автомобилей 2004 – первая подводная лодка на ТЭ.

Слайд 4
Описание слайда:

Слайд 5
Описание слайда:
Одна из важнейших задач водорода - Углеродный цикл водорода на Солнце

Слайд 6
Описание слайда:

Слайд 7
Описание слайда:
Структура мирового производства (а) и потребления Н2 (б)

Слайд 8
Описание слайда:
Применение водорода в химической промышленности

Слайд 9
Описание слайда:

Слайд 10
Описание слайда:
Возможные способы производства водорода Водород из природных ископаемых и УВ 1.1 Газификация угля 1.2 Паровая конверсия УВ 1.3 Парокислородная конверсия 1.4 В процессах нефтепереработки 2. Железопаровой способ 3. Конверсия водяного газа 4. Электролитическое производство водорода 5. Производство водорода из биомассы

Слайд 11
Описание слайда:
1.1 Производство Н2 газификацией угля

Слайд 12
Описание слайда:
Основные виды природного и искусственного топлива:

Слайд 13
Описание слайда:
Характеристики состава твердого и жидкого топлива

Слайд 14
Описание слайда:
Состав твердого топлива:

Слайд 15
Описание слайда:
Преимущества: Около 96% Н2 производится из ископаемых УВ (газ – 48%, нефть – 38%, уголь – 18%) 4% - электролизом воды Чистота Н2 из УГ – 98%, но можно очистить до 99,99% Проще и дешевле производить из метана в процессе паровой конверсии

Слайд 16
Описание слайда:
В зависимости от способа подвода теплоты процесс газификации делится на: В зависимости от способа подвода теплоты процесс газификации делится на:

Слайд 17
Описание слайда:
Газификация угля C + H2O → CO + H2 (эндотермическая) C+ ½ O2 → CO (экзотермическая)

Слайд 18
Описание слайда:

Слайд 19
Описание слайда:
Термодинамические характеристики парокислородной газификации угля

Слайд 20
Описание слайда:

Слайд 21
Описание слайда:

Слайд 22
Описание слайда:
Классификация процессов газификации угля:

Слайд 23
Описание слайда:

Слайд 24
Описание слайда:

Слайд 25
Описание слайда:
Низкокалорийный газ

Слайд 26
Описание слайда:
Среднекалорийный газ По составу они представляют собой смеси оксидов углерода и водорода с небольшими количествами метана и других углеводородов: 30-35% (об.) СО2 38—40% (об.) Н2 10—13% (об.) СО 10—12% (об.) СН4 0,5— 1,5% (об.) СnН2n Используют главным образом как химическое сырье, а также начинают применять в металлургии в качестве газов-восстановителей.

Слайд 27
Описание слайда:
Наиболее современные газогенераторы Лурги Винклера Копперс-Тотцека Велман-Галуши

Слайд 28
Описание слайда:
История создания газогенераторов: 1. Создание Фрицем Винклером (концерн BASF) в 1926 г. газогенератора с кипящим слоем. Технология послужила основой для современных процессов HTW (Hoch-Temperatur Winkler) и KRW (Kellogg-Rust-Westinghouse) 2. Разработка фирмой "Лурги" в 1932 г. газогенератора, работающего под давлением 3 МПадля интенсификации процесса . 3. Разработка Генрихом Копперсом и Фридрихом Тотцеком в 1944-45гг. (промышленный аппарат в 1952 г. в Финляндии) пылеугольного газогенератора с жидким шлакоудалением.

Слайд 29
Описание слайда:
Пылеугольный принцип газификации с жидким шлакоудалением реализован в промышленных аппаратах Destec, Shell, Prenflo, разработанных на основе газогенератора Копперса-Тотцека. Пылеугольный принцип газификации с жидким шлакоудалением реализован в промышленных аппаратах Destec, Shell, Prenflo, разработанных на основе газогенератора Копперса-Тотцека. Удаление шлака в жидком виде реализовано в слоевом газогенераторе BGL (British Gas– Lurgy). 4. Разработка фирмой Texaco в 1950-е годы газификаторов для переработки тяжелых нефтяных остатков. В 1970-е годы была разработана модификация аппарата Texaco для газификации водо-угольной суспензии.

Слайд 30
Описание слайда:
Схема прямого газогенератора Лурги

Слайд 31
Описание слайда:

Слайд 32
Описание слайда:
Минусы процесса

Слайд 33
Описание слайда:
Состав типичных газов в процессе газификации

Слайд 34
Описание слайда:

Слайд 35
Описание слайда:
1.2 Конверсия низших и высших УВ

Слайд 36
Описание слайда:
В процессе конверсии метан окисляется по следующим основным реакциям: В процессе конверсии метан окисляется по следующим основным реакциям: CH4+Н2О= СО + ЗН2- 206,4 кДж/моль (1) СН4+ СО2=2СО + 2Н2- 248,3 кДж/моль (2) СН4+ 0,5О2→CO+2H2+ 35,6 кДж/моль (3) СО + H2О=СО2+Н2+41,0кДж/моль(4)

Слайд 37
Описание слайда:
Если требуется получить технически чистый Н2, проводят р-цию (1) или (3) с последующей конверсией СО по реакции (4). Если требуется получить технически чистый Н2, проводят р-цию (1) или (3) с последующей конверсией СО по реакции (4). Для получения азотоводородной смеси для синтеза NH3 необходимое количество азота вводят с воздухом на стадии конверсии углеводородных газов либо при промывке конвертированного газа жидким азотом для удаления остатков CO. При получении смесей Н2-СО для синтеза спиртов комбинируют реакции (1), (2) и (3)

Слайд 38
Описание слайда:
Основные направления химической переработки природного газа

Слайд 39
Описание слайда:

Слайд 40
Описание слайда:

Слайд 41
Описание слайда:

Слайд 42
Описание слайда:
Технологические стадии переработки УВ топлива в Н2

Слайд 43
Описание слайда:
Производство водорода

Слайд 44
Описание слайда:
Паровая конверсия УВ (паровой риформинг)

Слайд 45
Описание слайда:

Слайд 46
Описание слайда:
Влияние температуры на выход основных продуктов реакции ПКК

Слайд 47
Описание слайда:

Слайд 48
Описание слайда:

Слайд 49
Описание слайда:
Мембранная сепарация

Слайд 50
Описание слайда:
Паровая конверсия метана энергия активации разложения газовых гидратов метана составляет 333 кДж/моль Однако наряду с этой реакцией при высоких температурах возможно протекание побочной реакции (крекинга) метана: СН4 ↔ С + 2Н2 (∆Н = + 75,6 кДж) Т.к. Е реакции разложения ˃˃ Е основной реакции , то и U разложения в большей степени ↑ с увеличением температуры

Слайд 51
Описание слайда:
Паровая конверсия высших УВ (С2+ ) СnHm + n H2O = n CO+ (n+m)/2 H2 -Q

Слайд 52
Описание слайда:

Слайд 53
Описание слайда:

Слайд 54
Описание слайда:
Особенности восстановления и работы катализатора В свежем катализаторе никель находится в виде оксидов. Катализатором же ускоряющим реакции конверсии метана, является металлический никель. → необходимо восстановить газом, содержащим водород NiO + H2 = Ni + H2O. Катализатор восстанавливается H2 полностью при температуре 300 — 400°С в течение 2—4 ч. При отсутствии водорода катализатор восстанавливают рабочей смесью (метан и водяной пар или метан, водяной пар и кислород) при 750 — 850°С.

Слайд 55
Описание слайда:
Если Ni находится в виде соединении с Al2O3 (шпинели), то для его восстановления требуется более высокая температура (800 — 900°С). Никель-алюминиевая шпинель (голубовато-зеленоватого цвета) образуется при нагревании катализатора до температуры выше 600°С в среде, не содержащей восстановителей (Н2 и СО). В этом случае процесс восстановления протекает медленнее. Если Ni находится в виде соединении с Al2O3 (шпинели), то для его восстановления требуется более высокая температура (800 — 900°С). Никель-алюминиевая шпинель (голубовато-зеленоватого цвета) образуется при нагревании катализатора до температуры выше 600°С в среде, не содержащей восстановителей (Н2 и СО). В этом случае процесс восстановления протекает медленнее. В промышленных условиях катализатор конверсии метана работает в интервале объемных скоростей 250 — 400 ч-1 при 600—1000°С. Активность никелевого катализатора может снижаться вследствие присутствия в газе соединений серы: Н2S, CS2 иCOS.  Процесс отравления катализатора Н2S протекает по схеме Ni + H2S=NiS + H2.

Слайд 56
Описание слайда:
два существенных недостатка высокое содержание водорода в синтез-газе, что затрудняет его использование, например, в синтезе углеводородов и метанола большие энергозатраты. комбинированные методы Преимущества - компенсация тепловых эффектов реакций ПКМ и ПОМ, а также в возможности получения синтез-газа с мольным отношением СО/Н2, близким к 2.

Слайд 57
Описание слайда:
Высокотемпературная конверсия СН4/ Кислородная конверсия (парциальное окисление)

Слайд 58
Описание слайда:
два механизма парциального окисления метана: 1) последовательный механизм — глубокое окисление метана до СО2 и Н2О кислородом катализатора (ре- шеточным или адсорбированным) на первой стадии СН4 + 4Окат. = СО2 + 2Н2О и последующая паровая и углекислотная конверсия метана

Слайд 59
Описание слайда:
2) прямой механизм — полная диссоциация метана и кислорода на поверхности: СН4 = С + 4Надс. (через стадии СН4 → СН3 → СН2 → СН → С) О2 = 2Оадс. и взаимодействие адсорбированных частиц: С + Оадс. = СО 2Надс. = Н2

Слайд 60
Описание слайда:
Парокислородная конверсия (автотермический риформинг) СH4 + 0,5 О2 = CO+ 2 H2 -35.6 кДж/моль СH4 + 2 О2 = CO2+ 2 H2О -802 кДж/моль СО+ Н2О = CO2 + H2 -41,2 кДж/моль

Слайд 61
Описание слайда:
Углекислотная конверсия

Слайд 62
Описание слайда:
Пароуглекислотная конверсия

Слайд 63
Описание слайда:
Задачи риформинга:

Слайд 64
Описание слайда:
Реакция сдвига – паровая конверсия СО водяным паром

Слайд 65
Описание слайда:

Слайд 66
Описание слайда:

Слайд 67
Описание слайда:
Способы очистки от примесей

Слайд 68
Описание слайда:
Очистка природных газов от соединений серы. Углеводордные газы различных месторождений, кроме сероводорода Н2S, могут содержать сероуглерод СS2, серооксид углерода СОS, и меркаптаны RSН. Общее количество сернистых прмесей колеблется от 0 до 1000 мг/нм3 (в пересчете на серу). При отсутствии или незначительном содержании соединений серы природные газы одорируют, т.е. вводят в них при транспортировке пахнущие прмеси. Обычно одорантом служит смесь 95% этилмеркаптана С2Н5SН и 5% дисульфида (С2Н5S)2, суммарное содержание которых не превышает 16 мг/нм3. При каталитической переработке природного газа возникает необходимость тонкой очистки его от соединений сееры. Допустимое содержание серы в газе, направляемом на каталитическую конверсию углеводородов, составляет 2-3 мг/нм3. Еще более жесткие требования предъявляются к конвертированному газу, поступающему на низкотемпературный катализатор конверсии оксида углерода (2). Содержание серы в таком газе допускается не более 0.1 мг/нм3. Очистка природных газов от сероводорода, меркаптанов и сероуглерода не представляет больших трудностей, так при повышенных температурах (520-6900С) эти примеси хорошо адсорбируются на твердых поглотителях, полученных на основе оксида углерода. Выделение сераорганических соединений осуществляется труднее и для тонкой очистки процесс следут проводить в несколько стадий. Известно множество различных методов очистки газов от органической серы. К ним относятся: хемосорбция оксидом цинка с предварительным гидрированием на кобалт-молибденовом катализаторах; адсорбция на синтетических цеолитах; абсорбция жидкими поглотителями. Очистку по первому методу ведут при повышенной температуре, по второму и третьему – при темпеаратуре окружающей среды. Присутсвующие в очищаемом газообразном углеводороде примеси органической серы в виде СОS, СS2 или меркаптанов могут поглощаться активированнм углем или оксидом цинка с высокоразвитой удельной поверхностью. Однако при этом можно получить очищенный газ с содержанием серы 0.5 мг/нм3. Поэтому сернистые соединения, находящиеся в природном газе в виде меркаптанов, сульфидов, тиофенов и т.п., перед хемосорбционным поглощением необходимо подвергать каталитическому гидрированию по реакциям: СS2 +4Н2 ↔2 Н2S +СН4 (1) СОS +Н2 ↔ Н2S +СО (2) RSН +Н2 ↔ Н2S +RН (3) Каталитичексие реакции гидрирования сернистых примесей проводят с целью образования сероводорода и органических соединений, которые не содержат серы и могут в дальнейшей переработке использоваться как углеводородное сырье. Термодинамический анализ основных реакций гидрирования показывает, что они протекают на 100% в широком интервале температур. Наиболее затрудннео образование сероводорода при гидрировании тиофенов. Процесс гидрирования сераорганических примесей осуществляется при добавлении в природный газ водорода или азото-водородной смеси в количестве 3-10%. Наиболее эффективными являются кобальт-молибденовые и никель- молибденовые катализаторы, нанесенные на оксид алюминия. Второй стадией очистки природных газов является адсорбция примесей неорганических сернистых соединений, в первую очередь сероводорода на твердых поглотителях. Процеес хемосорбции сернистых примесей протекает на сорбентах, содержащих оксид цинка, где основные реакции протекают по следующей схеме: ZnО + Н2S↔ZnS +Н2О (4) ZnО + СОS ↔ZnS +СО2 (5) Взаимодействие сернистых соединений с оксидом цинка практически необратимо, а поэтому существует возможность полной очистки газа от этих примесей. Образующийся сульфид цинка, как и оксид, в востановительной среде стабилен, при температуре до 1070 К термическая диссоциация и восстановление их не наблюдается. Очистка природных газов от соединений серы. Углеводордные газы различных месторождений, кроме сероводорода Н2S, могут содержать сероуглерод СS2, серооксид углерода СОS, и меркаптаны RSН. Общее количество сернистых прмесей колеблется от 0 до 1000 мг/нм3 (в пересчете на серу). При отсутствии или незначительном содержании соединений серы природные газы одорируют, т.е. вводят в них при транспортировке пахнущие прмеси. Обычно одорантом служит смесь 95% этилмеркаптана С2Н5SН и 5% дисульфида (С2Н5S)2, суммарное содержание которых не превышает 16 мг/нм3. При каталитической переработке природного газа возникает необходимость тонкой очистки его от соединений сееры. Допустимое содержание серы в газе, направляемом на каталитическую конверсию углеводородов, составляет 2-3 мг/нм3. Еще более жесткие требования предъявляются к конвертированному газу, поступающему на низкотемпературный катализатор конверсии оксида углерода (2). Содержание серы в таком газе допускается не более 0.1 мг/нм3. Очистка природных газов от сероводорода, меркаптанов и сероуглерода не представляет больших трудностей, так при повышенных температурах (520-6900С) эти примеси хорошо адсорбируются на твердых поглотителях, полученных на основе оксида углерода. Выделение сераорганических соединений осуществляется труднее и для тонкой очистки процесс следут проводить в несколько стадий. Известно множество различных методов очистки газов от органической серы. К ним относятся: хемосорбция оксидом цинка с предварительным гидрированием на кобалт-молибденовом катализаторах; адсорбция на синтетических цеолитах; абсорбция жидкими поглотителями. Очистку по первому методу ведут при повышенной температуре, по второму и третьему – при темпеаратуре окружающей среды. Присутсвующие в очищаемом газообразном углеводороде примеси органической серы в виде СОS, СS2 или меркаптанов могут поглощаться активированнм углем или оксидом цинка с высокоразвитой удельной поверхностью. Однако при этом можно получить очищенный газ с содержанием серы 0.5 мг/нм3. Поэтому сернистые соединения, находящиеся в природном газе в виде меркаптанов, сульфидов, тиофенов и т.п., перед хемосорбционным поглощением необходимо подвергать каталитическому гидрированию по реакциям: СS2 +4Н2 ↔2 Н2S +СН4 (1) СОS +Н2 ↔ Н2S +СО (2) RSН +Н2 ↔ Н2S +RН (3) Каталитичексие реакции гидрирования сернистых примесей проводят с целью образования сероводорода и органических соединений, которые не содержат серы и могут в дальнейшей переработке использоваться как углеводородное сырье. Термодинамический анализ основных реакций гидрирования показывает, что они протекают на 100% в широком интервале температур. Наиболее затрудннео образование сероводорода при гидрировании тиофенов. Процесс гидрирования сераорганических примесей осуществляется при добавлении в природный газ водорода или азото-водородной смеси в количестве 3-10%. Наиболее эффективными являются кобальт-молибденовые и никель- молибденовые катализаторы, нанесенные на оксид алюминия. Второй стадией очистки природных газов является адсорбция примесей неорганических сернистых соединений, в первую очередь сероводорода на твердых поглотителях. Процеес хемосорбции сернистых примесей протекает на сорбентах, содержащих оксид цинка, где основные реакции протекают по следующей схеме: ZnО + Н2S↔ZnS +Н2О (4) ZnО + СОS ↔ZnS +СО2 (5) Взаимодействие сернистых соединений с оксидом цинка практически необратимо, а поэтому существует возможность полной очистки газа от этих примесей. Образующийся сульфид цинка, как и оксид, в востановительной среде стабилен, при температуре до 1070 К термическая диссоциация и восстановление их не наблюдается.

Слайд 69
Описание слайда:
Очистка от сернистых соединений Наиболее активный ↑коррозионная активность и агрессивность Н2О Аналог спиртов О← S, R-SS-R˃˃ R-S-R COS→ CO + CS2+CO2 + S (T, C) RSH + MeOH →RSMe + H2O +∆H

Слайд 70
Описание слайда:
Cтепень превращения меркаптана в меркаптид не превышает 80-85% даже при применении 40%-ного водного раствора КОН и U реакции ~ невелика. Равновесная степень превращения достигается: Cтепень превращения меркаптана в меркаптид не превышает 80-85% даже при применении 40%-ного водного раствора КОН и U реакции ~ невелика. Равновесная степень превращения достигается: за 15 мин при соотношении КОН:RH = 1:3, за 70 мин при соотношении КОН:RH = 1:6. Повышение эффективности очистки от меркаптанов может быть достигнуто введением в систему полярных растворителей (амины и амиды), которые ↑ растворимость меркаптанов в щелочах, оказывают большое влияние на равновесие за счет изменения активности реагирующих веществ.

Слайд 71
Описание слайда:
Влияние амидов на степень извлечения меркаптановой серы

Слайд 72
Описание слайда:

Слайд 73
Описание слайда:
Удаление серы адсорбционными методами

Слайд 74
Описание слайда:
Реакции серосодержащих соединений. Сероводород окисляется с образованием элементарной серы и сернистого ангидрида: Реакции серосодержащих соединений. Сероводород окисляется с образованием элементарной серы и сернистого ангидрида: Сера растворяется в очищаемом продукте и затем может вступать в реакцию с углеводородами, вновь образуя сероводород. Поэтому перед кислотной очисткой сероводород из очищаемого продукта следует удалить. Реакция меркаптанов с серной кислотой протекает в три стадии; продуктами реакции являются дисульфиды, которые легко растворяются в серной кислоте, и сернистый ангидрид:   При действии концентрированной серной кислоты на тиофен об­разу­ются тиофен­сульфокислоты и оксид серы.

Слайд 75
Описание слайда:

Слайд 76
Описание слайда:

Слайд 77
Описание слайда:

Слайд 78
Описание слайда:
Железопаровой способ получения Н2

Слайд 79
Описание слайда:
Аналогичный метод получения 1941-1945 Si+2NaOH+H20=Na2SiO3+2H2. За час этим способом можно было получить до 400 кубических метров водорода, но способ был чрезвычайно неэкономичным. Чтобы получить кубометр (90 г) водорода, нужно было израсходовать 2, 5 кг химикатов плюс бензин. 

Слайд 80
Описание слайда:

Слайд 81
Описание слайда:

Слайд 82
Описание слайда:
Установки получения водорода м-дом Электролиза применяют: Установки получения водорода м-дом Электролиза применяют: В пищевой промышленности в основном для гидрогенизации жиров. В металлургии: а) для получения металлов методом прямого восстановления руды)  б) для получения твердых сплавов. В энергетике -для охлаждения турбогенераторов, благодаря его высокой теплопроводности и коэффициенту диффузии, а также нетоксичности. В стекольной промышленности.

Слайд 83
Описание слайда:
Производство технического водорода электролизом воды, предназначенное для выпуска продукции марки “Б” по ГОСТ 3022-80, включает в себя следующие стадии: электролитическое разложение воды; Производство технического водорода электролизом воды, предназначенное для выпуска продукции марки “Б” по ГОСТ 3022-80, включает в себя следующие стадии: электролитическое разложение воды; каталитическая очистка полученного водорода от О2; сжатие в поршневых компрессорах; адсорбционная осушка; заполнение в баллоны или контейнеры. В соответствии с ГОСТ объемная доля продукта в пересчете на сухой газ в таком Н2 должна быть не менее 99,95%. Т.о., допустимым является значение суммарной объемной доли кислорода и азота 0,05%. При этом массовая концентрация водяных паров при 20°С и 101,3 кПа может составлять 0,2г/м3, что соответствует объемной доле влаги 0,027%.

Слайд 84
Описание слайда:
В процессе ЭХАВ происходят четыре основных процесса: 1) Электролитическое разложение воды (электролиз) за счет окислительно-восстановительных реакций на электродах, обусловленных внешним постоянным электрическим полем 2) Электрофорез – движение в электрическом поле положительно заряженных частиц и ионов к катоду, а отрицательно заряженных частиц и ионов к аноду 3) Электрофлотация – образование газовых флокул и агрегатов, состоящих из мелкодисперстных пузырьков газа (водорода на катоде и кислорода на аноде) и грубодисперстных примесей воды 4) Электрокоагуляция – образование коллоидных агрегатов частиц осаждаемой дисперсной фазы за счет процесса анодного растворения металла и образования катионов металлов Al3+, Fe2+, Fe3+ под воздействием постоянного электрического поля Чистую воду подвергать электролизу нецелесообразно вследствие ее малой удельной проводимости (зависит от температуры, характера ионов и их концентрации)

Слайд 85
Описание слайда:
Чистая вода имеет удельную электрическую проводимость 0,055 микроОм при 25°С, дистиллированная вода — от 0,5 до 5, дождевая — от 5 до 30, Чистая вода имеет удельную электрическую проводимость 0,055 микроОм при 25°С, дистиллированная вода — от 0,5 до 5, дождевая — от 5 до 30, подземная вода— от 30 до 2000, океаническая — от 45 000 до 55 000, рассолы нефтяных месторождений — более 100 000 микроОм.

Слайд 86
Описание слайда:
Физико-химические основы процесса

Слайд 87
Описание слайда:

Слайд 88
Описание слайда:
Таким образом:

Слайд 89
Описание слайда:
Постановление Госгортехнадзора РФ от 06.06.2003 N 75 "Об утверждении Правил безопасности при производстве водорода методом электролиза воды" (Зарегистрировано в Минюсте РФ 19.06.2003 N 4780) Постановление Госгортехнадзора РФ от 06.06.2003 N 75 "Об утверждении Правил безопасности при производстве водорода методом электролиза воды" (Зарегистрировано в Минюсте РФ 19.06.2003 N 4780)

Слайд 90
Описание слайда:

Слайд 91
Описание слайда:
Основные электродные процессы при электролизе Выделение Н2 на катоде и О2 на аноде по суммарной реакции 2Н2О → 2Н2 + О2 Основные реакции в щелочной среде:  на катоде 2Н2О + 2е→ Н2 + 2ОН-  на аноде 2ОН-  - 2е → Н2О + 0,5О2 в кислой среде: на аноде Н2О  - 2е → 2Н+ + О2 на катоде 2Н+ + 2е→ Н2

Слайд 92
Описание слайда:
В нейтральной и кислой среде на аноде происходит поляризация и разряд молекул воды с выделением О2 и образование ионов гидроксония H3O+: 3 H2O – 2 e– ⇒ 1/2 O2 + 2 H3O+ На катоде протекает электрохимическая реакция восстановления ионов гидроксония с выделением газообразного Н2 и образованием молекул H2O : Н3О+ деполяризуется на поверхности катода с образованием атомарного водорода Н.: Н3О+ + е- → Н + Н2О Н2О + е- → Н + ОН- Реакционно-способные атомы Н адсорбируются на поверхностях катодов и после рекомбинации образуют молекулярный водород Н2 , выделяющийся из воды в газообразном виде: Н + Н → Н2 2 H3O+ + 2 e– ⇒ Н2 + 2 H2O

Слайд 93
Описание слайда:
Схема установки для электрохимической обработки воды: 1 – блок подготовки воды; 2 – электролизер; 3 – блок доочистки; 4 –выпрямитель электрического тока

Слайд 94
Описание слайда:
Количество вещества, прореагировавшего на электродах при пропускании постоянного электрического тока по закону Фарадея, прямо пропорционально силе тока и времени обработки: Количество вещества, прореагировавшего на электродах при пропускании постоянного электрического тока по закону Фарадея, прямо пропорционально силе тока и времени обработки: G = A*I*t где А – электрохимический эквивалент элемента, г/А ч;  I – сила тока, А;  t – время обработки, ч. Электрохимический эквивалент элемента определяется по формуле: A=M/(26.7*z) где М – атомная масса элемента, г;  z – его валентность. Cила токаI – величина, определяемая в зависимости от требуемой производительности по генерируемому продукту, А, определяется: I=G/(A*t*n) n - коэффициент использования тока. Плотность тока – его сила, отнесенная к единице площади электрода, А/м2, например анода, определяется из выражения: i=I/F где Fan – площадь анода, м2.

Слайд 95
Описание слайда:
Потребляемая мощность, Вт, электролизера определяется по зависимости: Потребляемая мощность, Вт, электролизера определяется по зависимости: Nпотр = ηэI Uэ где ηэ – коэффициент полезного действия электролизера,ηэ= 0,7–0,8;  I– сила тока,A  Uэ – напряжение на электролизере, В. Продолжительность пребывания воды в межэлектродном пространстве электролизера Скорость движения воды в межэлектродом пространстве Производительность вентиляционных установок для электролизеров непрерывного действия, м3/ч рассчитывается по формуле: Q>=0.1*I*(273+T)/273 В случаях, когда применяется открытый электролизер и генерируемый водород поступает непосредственно в помещение, кратность воздухообмена, 1/ч, рассчитывается: Kr= Q/Vпом где Vпом – объем помещения, м3.

Слайд 96
Описание слайда:

Слайд 97
Описание слайда:

Слайд 98
Описание слайда:

Слайд 99
Описание слайда:
Конструкции типовых электролитных ячеек

Слайд 100
Описание слайда:

Слайд 101
Описание слайда:

Слайд 102
Описание слайда:
Проблемы при использовании разного типа диафрагм

Слайд 103
Описание слайда:

Слайд 104
Описание слайда:

Слайд 105
Описание слайда:

Слайд 106
Описание слайда:
Металлогидриды

Слайд 107
Описание слайда:
Интерметаллические соединения (ИМС)

Слайд 108
Описание слайда:
МГ

Слайд 109
Описание слайда:

Слайд 110
Описание слайда:

Слайд 111
Описание слайда:

Слайд 112
Описание слайда:

Слайд 113
Описание слайда:

Слайд 114
Описание слайда:

Слайд 115
Описание слайда:

Слайд 116
Описание слайда:

Слайд 117
Описание слайда:

Слайд 118
Описание слайда:

Слайд 119
Описание слайда:

Слайд 120
Описание слайда:
http://isjaee.hydrogen.ru/pdf/12_2005tarasov.pdf http://isjaee.hydrogen.ru/pdf/12_2005tarasov.pdf


Скачать презентацию на тему Производство водорода можно ниже:

Похожие презентации