EA039523B1 - Method for production of metal hydrides - Google Patents

Method for production of metal hydrides Download PDF

Info

Publication number
EA039523B1
EA039523B1 EA202000109A EA202000109A EA039523B1 EA 039523 B1 EA039523 B1 EA 039523B1 EA 202000109 A EA202000109 A EA 202000109A EA 202000109 A EA202000109 A EA 202000109A EA 039523 B1 EA039523 B1 EA 039523B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
water
temperature
gas
hydrogen
coal
Prior art date
Application number
EA202000109A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA202000109A1 (en
Inventor
Зумрат Хабибовна Гайбуллаева
Голибшо Такдирович Насымов
Абдумумин Шарифов
Original Assignee
Зумрат Хабибовна Гайбуллаева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зумрат Хабибовна Гайбуллаева filed Critical Зумрат Хабибовна Гайбуллаева
Publication of EA202000109A1 publication Critical patent/EA202000109A1/en
Publication of EA039523B1 publication Critical patent/EA039523B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B6/00Hydrides of metals including fully or partially hydrided metals, alloys or intermetallic compounds ; Compounds containing at least one metal-hydrogen bond, e.g. (GeH3)2S, SiH GeH; Monoborane or diborane; Addition complexes thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels

Abstract

The invention relates to chemistry and to chemical technology, in particular, to methods for production of metal hydrides. In this method for production of metal hydrides, including the use of hydrogen for generation of metal hydrides, coal is heated up to temperature of 700°C with heated water gas in a thermal reactor; after coal gasification, it is purified from all volatile matters, and steam gasification of carbonaceous material is carried out in ratio of C:H2O=1:1. Water gas generated during this process is preliminarily used for heating of coal and for obtaining carbonaceous material, cooled down to temperature of 300°C using water, with generation of water steam which is used further for steam conversion of carbonaceous substances. The cooled down water gas is mixed with water steam in ratio of CO:H2O=1:1 and fed to the CO shift reactor. There catalytic conversion of carbon oxide is carried out at temperature of 300-340°C. The generated converted gas is cooled down to 18-20°C, and carbon dioxide is separated from its composition using alkali solution absorption. The remaining gas consisting of hydrogen with water vapors is cooled down in an ammonia cooler. The pure hydrogen separated from condensed water vapors is used as a gaseous medium in a plasma-tron to carry out plasma chemical reactions of metal hydride generation from their inorganic salts.

Description

Изобретение относится к химии и химической технологии, а именно к способам получения водорода и водородсодержащих веществ и гидридов металлов.The invention relates to chemistry and chemical technology, and in particular to methods for producing hydrogen and hydrogen-containing substances and metal hydrides.

Известен электролитический способ получения водорода [1], выразившийся в проведении процесса диссоциации молекул воды в присутствии электролита. Однако данный способ отличается высоким расходом энергии для получения водорода и сложностью технологического процесса. Для получения 1 кг водорода электролизом воды надо затратить 570 мДж/кг тепловой энергии, что на порядок выше, чем при получении водорода из других видов сырья.Known electrolytic method for producing hydrogen [1], expressed in the process of dissociation of water molecules in the presence of an electrolyte. However, this method is characterized by high energy consumption for hydrogen production and the complexity of the process. To obtain 1 kg of hydrogen by electrolysis of water, it is necessary to spend 570 mJ/kg of thermal energy, which is an order of magnitude higher than when producing hydrogen from other types of raw materials.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения гидридов переходных металлов [2]. Согласно известному способу гидрирование металлов проводят смесью инертного газа и водорода с содержанием водорода в инертном газе не более 7% в потоке газа через аппарат типа с проходным слоем с гидрируемым металлом.Closest to the claimed invention is a method for producing transition metal hydrides [2]. According to the known method, the hydrogenation of metals is carried out with a mixture of inert gas and hydrogen with a hydrogen content in the inert gas of not more than 7% in the gas flow through an apparatus of the through-bed type with the hydrogenated metal.

Недостатком известного способа является то, что для получения гидридов металлов водород находится в составе инертных газов. Эффективность реализации известного способа низка, поскольку всего до 7% объёма газа участвует в образовании гидридов металлов, в то же время больше 93% потока газа ввиду инертности к реакции образования гидридов блокирует зону реакции образования гидридов и тормозит скорости реакции взаимодействия водорода с металлом. Использование водорода для получения гидридов металлов в составе смеси с большим содержанием инертных газов также увеличивает объёмы потока газа, оборудования и транспортных линий, это усложняет аппаратурное оформление способа и увеличивает эксплуатационные расходы, приводящие к повышению себестоимости способа получения гидридов металлов.The disadvantage of this method is that to obtain metal hydrides, hydrogen is in the composition of inert gases. The efficiency of the implementation of the known method is low, since only up to 7% of the gas volume participates in the formation of metal hydrides, at the same time, more than 93% of the gas flow, due to inertness to the hydride formation reaction, blocks the hydride formation reaction zone and slows down the reaction rate of the interaction of hydrogen with metal. The use of hydrogen to produce metal hydrides in a mixture with a high content of inert gases also increases the volume of gas flow, equipment and transport lines, this complicates the hardware design of the method and increases operating costs, leading to an increase in the cost of the method for producing metal hydrides.

Цель изобретения - повышение эффективности производства и применение водорода для осуществления плазмохимических реакций получения гидридов металлов, безотходное использование тепла технологических процессов и получение чистых и высококачественных химических веществ.The purpose of the invention is to increase the efficiency of production and the use of hydrogen for the implementation of plasma-chemical reactions for the production of metal hydrides, the waste-free use of heat from technological processes and the production of pure and high-quality chemicals.

Поставленная цель достигается тем, что в заявленном способе получения гидридов металлов, включающем использование водорода для образования гидридов металлов, уголь нагревают до температуры 700°С нагретым водяным газом в тепловом реакторе, полученным газификацией угля, очищают от всех летучих веществ и осуществляют паровую газификацию углеродистого материала при соотношении С:Н2О=1:1, образующийся при этом водяной газ предварительно используют для нагрева угля и получения углеродистого материала, затем охлаждают до температуры 300°С водой с образованием водяного пара, который используют для паровой конверсии углеродистых веществ, охлаждённый водяной газ смешивают с водяным паром в соотношении СО:Н2О=1:1 и подают в реактор конверсии оксида углерода, где осуществляют каталитическую конверсию оксида углерода при температуре 300-340°С, образующийся конвертированный газ охлаждают до температуры 18-20°С и выделяют из его состава двуокись углерода абсорбцией растворами щелочей. Оставшийся газ, состоящий из водорода с парами воды, охлаждают в аммиачном холодильнике, выделенный от конденсировавшихся паров воды чистый водород используют в качестве газовой среды в плазмотроне для осуществления плазмохимических реакций образования гидридов металлов из их неорганических солей.This goal is achieved by the fact that in the claimed method for producing metal hydrides, including the use of hydrogen to form metal hydrides, coal is heated to a temperature of 700 ° C with heated water gas in a thermal reactor obtained by coal gasification, it is cleaned of all volatile substances and carbonaceous material is steam gasified at a ratio of C:H 2 O \u003d 1: 1, the resulting water gas is first used to heat coal and produce carbonaceous material, then cooled to a temperature of 300 ° C with water to form steam, which is used for steam reforming of carbonaceous substances, cooled water the gas is mixed with water vapor in the ratio CO:H 2 O=1:1 and fed into the carbon monoxide conversion reactor, where the catalytic conversion of carbon monoxide is carried out at a temperature of 300-340°C, the resulting converted gas is cooled to a temperature of 18-20°C and carbon dioxide is isolated from its composition by absorption with alkali solutions. The remaining gas, consisting of hydrogen with water vapor, is cooled in an ammonia refrigerator, pure hydrogen separated from condensed water vapor is used as a gas medium in a plasma torch for plasma-chemical reactions of the formation of metal hydrides from their inorganic salts.

На чертеже показана технологическая схема предложенного способа.The drawing shows a flow chart of the proposed method.

Предлагаемый способ получения водорода и гидридов металлов осуществляется следующим образом.The proposed method for producing hydrogen and metal hydrides is carried out as follows.

В тепловом реакторе (1) через поверхности внутренней стенки двухслойного корпуса осуществляют нагрев угля до температуры 700°С нагретым водяным газом газификацией угля. В тепловом реакторе (1) уголь очищают от всех летучих веществ своего состава. Летучие вещества охлаждают в теплообменнике-холодильнике (2) для перевода их в жидкое состояние и собирают в сборнике (3) для последующего их разделения на отдельные компоненты. В реакторе (1) остаётся смесь углеродистого материала и смолистых веществ. После реактора данную смесь подвергают механическому разделению в разделителе (4), смолистые вещества используют для получения угольного пека, а нагретый до температуры 700°С углеродистый материал направляют для газификации в газогенератор (5). В газогенераторе (5) подают в качестве окислителя углерода насыщенный водяной пар при соотношении С:Н2О=1:1. Дополнительный нагрев углеродистого материала до температуры газификации в газогенераторе осуществляют через стенку, поэтому в газогенераторе протекает аллотермический процесс газификации очищенного от примесей углеродистого материала. В газогенераторе в результате газификации углеродистого материала образуется водяной газ, состоящий только из водорода и оксида углерода.In the thermal reactor (1), coal is heated up to a temperature of 700°C through the surfaces of the inner wall of the two-layer housing to a temperature of 700°C with heated water gas by coal gasification. In the thermal reactor (1), coal is purified from all volatile substances of its composition. Volatile substances are cooled in a heat exchanger-refrigerator (2) to transfer them to a liquid state and are collected in a collector (3) for their subsequent separation into individual components. A mixture of carbonaceous material and resinous substances remains in the reactor (1). After the reactor, this mixture is subjected to mechanical separation in the separator (4), the resinous substances are used to produce coal pitch, and the carbonaceous material heated to a temperature of 700°C is sent for gasification to the gas generator (5). In the gas generator (5) serves as a carbon oxidizer saturated steam at a ratio of C:H 2 O=1:1. Additional heating of the carbonaceous material to the gasification temperature in the gasifier is carried out through the wall, therefore, the allothermic process of gasification of the carbonaceous material purified from impurities takes place in the gasifier. In the gasifier, gasification of the carbonaceous material results in a water gas consisting only of hydrogen and carbon monoxide.

Из газогенератора (5) водяной газ направляют в межстенное пространство реактора предварительного нагрева (1) для обогрева поступающего в реактор угля.From the gas generator (5), water gas is directed into the interwall space of the preheating reactor (1) to heat the coal entering the reactor.

Из теплового реактора (1) водяной газ направляют в котёл-утилизатор (7), где за счёт части тепла образуется насыщенный водяной пар, который используют в газогенераторе (5) в качестве окислителя углерода. При снятии части тепла водяного газа в котле-утилизаторе (7) его охлаждают до 300°С и смешивают с водяным паром в количестве, эквивалентном количеству оксида углерода СО в соотношении СО:Н2О =1:1 и направляют в реактор оксида углерода (8), где на низкотемпературном катализаторе осуществляют полную конверсию оксида углерода при температурах 300-340°С. Конвертированный газ из реактора оксида углерода (8) направляют в теплообменник-холодильник (9), где охлаждают до темпера- 1 039523 туры 18-20°С, далее направляют в абсорбер (10), где из его состава выделяют СО2. Выделение СО2 осуществляют его связыванием щелочами в виде твердых продуктов, например поглощением СО2 щелочью NaOH получают соду Na2CO3, или применяя гашеную известь Са(ОН)2 получают кальцит СаСО3, используемый в производствах искусственного камня, минеральных красок и т.п. Применяя аммиачную воду NH4OH получают карбонат аммония (NH4)2CO3, если использовать раствор этаноламинов, то можно получить чистую двуокись углерода.From the thermal reactor (1), water gas is sent to the waste heat boiler (7), where, due to part of the heat, saturated water vapor is formed, which is used in the gas generator (5) as a carbon oxidizer. When removing part of the heat of water gas in the waste heat boiler (7), it is cooled to 300 ° C and mixed with water vapor in an amount equivalent to the amount of carbon monoxide CO in the ratio CO:H 2 O = 1:1 and sent to the carbon monoxide reactor ( 8), where the low-temperature catalyst carry out the complete conversion of carbon monoxide at temperatures of 300-340°C. The converted gas from the carbon monoxide reactor (8) is sent to a heat exchanger-refrigerator (9), where it is cooled to a temperature of 18-20°C, then it is sent to an absorber (10), where CO 2 is isolated from its composition. The isolation of CO 2 is carried out by binding it with alkalis in the form of solid products, for example, by absorbing CO 2 with alkali NaOH, soda Na 2 CO 3 is obtained, or using slaked lime Ca (OH) 2 , calcite CaCO 3 is obtained, used in the production of artificial stone, mineral paints, etc. P. Using ammonia water NH 4 OH ammonium carbonate (NH 4 ) 2 CO 3 is obtained, if a solution of ethanolamines is used, then pure carbon dioxide can be obtained.

Оставшийся влажный водород подают в аммиачный холодильник (11), где при температуре до -5°С водяные пары полностью конденсируют, далее чистый водород отправляют в плазмотрон (12), где осуществляют плазмохимическую реакцию солей металлов в потоке водорода для получения гидридов металлов.The remaining wet hydrogen is fed into the ammonia cooler (11), where, at a temperature of up to -5°C, water vapor is completely condensed, then pure hydrogen is sent to the plasma torch (12), where the plasma-chemical reaction of metal salts in a hydrogen flow is carried out to obtain metal hydrides.

Выделяемую в газогенераторе (5) золу охлаждают в теплообменнике-холодильнике (6) до температуры 18-20°С, который используют в производстве строительных материалов (кирпич, вяжущие вещества, бетон и т.п.), а также для переработки с целью выделения таких оксидов, как Al2O3, SiO2, Fe2O3 и другие. Получаемые при охлаждении золы горячая вода и водяной пар используют для технологических нужд производства.The ash emitted in the gas generator (5) is cooled in the heat exchanger-refrigerator (6) to a temperature of 18-20°C, which is used in the production of building materials (brick, binders, concrete, etc.), as well as for processing in order to isolate oxides such as Al 2 O 3 , SiO 2 , Fe 2 O 3 and others. The hot water and steam obtained during the cooling of the ash are used for the technological needs of production.

Пример. Для получения гидрида металла использовали пробу угля Фон-Ягнобского месторождения следующего состава, мас.%: С - 81,0; Н - 5,2; N - 1,0; О - 2,0; S - 1,4; зола - 5,3; влажность угля - 4,0, причём содержание летучих веществ 0,98%, содержание смолы 4,5%. Газификацию углеродистого материала осуществляют при температуре 1050°С. В качестве окислителя используют насыщенный водяной пар, образующийся в котле-утилизаторе (7). Расход окислителя на единицу количества углеродистого материала, количества образующихся компонентов и состав водяного газа определяют способом расчёта материального баланса, а количество тепла определяют расчётом теплового баланса всего цикла предложенного способа. Из 100 кг угля вышеуказанного состава в тепловом реакторе образуется 81 кг углеродистого материала.Example. To obtain metal hydride, a sample of coal from the Fon-Yagnob deposit of the following composition was used, wt.%: C - 81.0; H - 5.2; N - 1.0; O - 2.0; S - 1.4; ash - 5.3; moisture content of coal - 4.0, and the content of volatile substances is 0.98%, the content of resin is 4.5%. Gasification of carbonaceous material is carried out at a temperature of 1050°C. Saturated water vapor generated in the waste heat boiler (7) is used as an oxidizing agent. The consumption of oxidant per unit amount of carbonaceous material, the amount of formed components and the composition of water gas are determined by the material balance calculation method, and the amount of heat is determined by calculating the heat balance of the entire cycle of the proposed method. From 100 kg of coal of the above composition, 81 kg of carbonaceous material is formed in a thermal reactor.

В газогенераторе (5) осуществляют паровую газификацию углеродистого материала при соотношении С:Н2О=1:1. Для превращения 81 кг углеродистого материала израсходовано 121,5 кг водяного пара. В результате газификации из 81 кг углеродистого материала образовалось 13,5 кг или 151,2 м3 Н2, 189 кг или 151,2 м3 СО. Водяной газ состоял по объёму, %: Н2 - 50; СО - 50. Температура водяного газа 1050°С.In the gas generator (5) carry out steam gasification of carbonaceous material at a ratio of C:H 2 O=1:1. For the transformation of 81 kg of carbonaceous material, 121.5 kg of water vapor was consumed. As a result of gasification, 13.5 kg or 151.2 m 3 H2, 189 kg or 151.2 m 3 CO were formed from 81 kg of carbonaceous material. Water gas consisted by volume, %: H2 - 50; CO - 50. Water gas temperature 1050°C.

Водяной газ в количестве 302,4 м3 и с температурой 1050°С, поступивший в межстенное пространство теплового реактора (1), нагревает поступающий уголь до температуры 700°С. В тепловом реакторе при температурах до 350°С из состава угля выделяли летучие вещества, которые отводили в теплообменник-холодильник (2), охладили водой для их превращения в жидкость, которые собирали в сборнике (3).Water gas in the amount of 302.4 m 3 and with a temperature of 1050°C, received in the interstitial space of the thermal reactor (1), heats the incoming coal to a temperature of 700°C. In a thermal reactor at temperatures up to 350°C, volatile substances were isolated from the coal composition, which were removed to a heat exchanger-refrigerator (2), cooled with water to turn them into a liquid, which were collected in a collector (3).

При дальнейшем нагревании уголь перешел в пластическое состояние, при температурах 380-500°С из его состава выделились смолы. При температурах до 700°С углеродистый материал полностью освободился от летучих и смолистых примесей, в разделителе (4) произошло выделение углеродистого материала от смолистых веществ.Upon further heating, the coal passed into a plastic state; at temperatures of 380–500°C, resins separated from its composition. At temperatures up to 700°C, the carbonaceous material was completely freed from volatile and resinous impurities, in the separator (4) the carbonaceous material was separated from the resinous substances.

Способ осуществляют при следующем температурном режиме: газификацию углеродистого материала осуществляют при температуре 1050°С, с этой температурой водяной газ поступил в реактор предварительного нагрева угля (1), из реактора предварительного нагрева угля водяной газ с температурой 640°С поступил в котёл-утилизатор тепла (7), а углеродистый материал с температурой 700°С поступил в газогенератор, где за счёт дополнительного внешнего нагрева его температура повысилась до 1050°С, при которой осуществилась водяная газификация углеродистого материала.The method is carried out under the following temperature regime: carbonaceous material gasification is carried out at a temperature of 1050°C, with this temperature water gas enters the coal preheating reactor (1), from the coal preheating reactor water gas with a temperature of 640°C enters the heat recovery boiler (7), and the carbonaceous material with a temperature of 700°C entered the gas generator, where, due to additional external heating, its temperature increased to 1050°C, at which water gasification of the carbonaceous material took place.

Выделенные летучие вещества в тепловом реакторе (1) в количестве 0,98 кг и с температурой 350°С поступили в теплообменник-холодильник (2), где охлаждались до 18°С и собирались в сборнике (3) для дальнейшего разделения на отдельные компоненты.The isolated volatile substances in the thermal reactor (1) in the amount of 0.98 kg and with a temperature of 350°C entered the heat exchanger-refrigerator (2), where they were cooled to 18°C and collected in a collection (3) for further separation into individual components.

Из газогенератора (5) нагретая зола угля в количестве 5,3 кг поступила в теплообменникхолодильник (6), где охладилась водой до температуры 20°С, при этом образующийся водяной пар с температурой выше 100°С использовалась в технологическом производстве.From the gas generator (5), heated coal ash in the amount of 5.3 kg entered the heat exchanger-refrigerator (6), where it was cooled with water to a temperature of 20°C, while the resulting water vapor with a temperature above 100°C was used in technological production.

В котле-утилизаторе (7) за счёт охлаждения газа водой и образования насыщенного водяного пара температура водяного газа снижалась до 300°С, при этом образовалась 63,4 кг насыщенного водяного пара. Водяной газ с температурой 300°С поступил в реактор конверсии оксида углерода (8), к нему добавили водяной пар при соотношении СО:Н2О=1:1, в реакторе конверсии оксида углерода осуществили низкотемпературную каталитическую конверсию оксида углерода, за счёт теплоты реакции температура конвертированного газа повысилась до 340°С. Из реактора конверсии оксида углерода вышло 453,7 м3 конвертированного газа состава, об.%: Н2 - 66,7; СО2 - 33,3. Количество газов составляет: Н2 - 302,5 м3 и СО2- 151,2 м3.In the waste heat boiler (7), due to the cooling of the gas with water and the formation of saturated water vapor, the temperature of the water gas decreased to 300 ° C, while 63.4 kg of saturated water vapor was formed. Water gas with a temperature of 300°C entered the carbon monoxide conversion reactor (8), water vapor was added to it at a ratio of CO:H 2 O = 1:1, low-temperature catalytic conversion of carbon monoxide was carried out in the carbon monoxide conversion reactor, due to the heat of reaction the temperature of the converted gas increased to 340°C. 453.7 m 3 of converted gas came out of the carbon monoxide conversion reactor, composition, vol.%: H 2 - 66.7; CO 2 - 33.3. The amount of gases is: H 2 - 302.5 m 3 and CO2 - 151.2 m 3 .

Конвертированный газ с температурой 340°С поступает в котёл-утилизатор (9), где освобождается от остаточного тепла и с температурой до 20°С поступает в щелочной абсорбер для выделения из его состава CO2. При охлаждении конвертированного газа в котле-утилизаторе тепла (9) образовалось 92,6 кг водяного пара с температурой выше 100°С.The converted gas at a temperature of 340°C enters the waste heat boiler (9), where it is released from residual heat and at a temperature of up to 20°C enters the alkaline absorber to release CO2 from its composition. When the converted gas was cooled in the heat recovery boiler (9), 92.6 kg of water vapor was formed with a temperature above 100°C.

В абсорбере (10) СО2 состава конвертированного газа поглощается раствором щелочи. В зависимо- 2 039523 сти от применяемого вида щелочи образуется: 1) в случае использования гидратоксида кальция Са(ОН)2 675 кг СаСО3; 2) в случае использования едкого натрия NaOH - 715,5 кг Na2CO3 и 18 кг Н2О; 3) в случае использования NH4OH - 648 кг (NH4)2CO3 и 18 кг Н2О. Для образования этих карбонатсодержащих солей, соответственно, расходуются Са(ОН)2 - 499,5 кг; NaOH - 540 кг и NH4OH - 472,5 кг.In the absorber (10), CO 2 of the converted gas composition is absorbed by the alkali solution. Depending on the type of alkali used, the following is formed: 1) in the case of using calcium hydrate Ca(OH) 2 675 kg CaCO 3 ; 2) in the case of using sodium hydroxide NaOH - 715.5 kg of Na 2 CO 3 and 18 kg of H2O; 3) in the case of using NH 4 OH - 648 kg (NH 4 ) 2 CO 3 and 18 kg H 2 O. For the formation of these carbonate-containing salts, respectively, Ca (OH) 2 - 499.5 kg are consumed; NaOH - 540 kg and NH4OH - 472.5 kg.

Оставшийся газ, состоящий из водорода с парами воды, поступает в аммиачный холодильник (11), где пары воды полностью конденсируются и выделяются от водорода. После очистки от паров воды осталось 302,4 м3 чистого водорода. Водород использовали в плазмотроне (12), где осуществляли плазмохимическую реакцию солей металлов в потоке водорода для получения гидридов металлов.The remaining gas, consisting of hydrogen with water vapor, enters the ammonia cooler (11), where water vapor is completely condensed and separated from hydrogen. After purification from water vapor, 302.4 m 3 of pure hydrogen remained. Hydrogen was used in a plasma torch (12), where a plasma-chemical reaction of metal salts was carried out in a hydrogen flow to obtain metal hydrides.

Осуществили плазмохимическую реакцию образования гидридов цинка, кадмия, олова из их хлористых солей. Получили пленки гидридов данных металлов на поверхности кварцевого стекла. Хлоридная соль металла в количестве 2-10-3 кг на кварцевой подложке поместили в плазмотрон, через него пропустили водород под определенным давлением. Молекулярный водород, проходя зону электрического разряда плазмотрона, диссоциировался на атомарный водород и поток атомизированного водорода, и направлялся на подложку с обрабатываемой солью. На поверхности стеклянной кварцевой подложки образовалась пленка гидрида металла.A plasma-chemical reaction was carried out for the formation of zinc, cadmium, and tin hydrides from their chloride salts. Received films of hydrides of these metals on the surface of quartz glass. Metal chloride salt in the amount of 2-10 -3 kg on a quartz substrate was placed in a plasma torch, hydrogen was passed through it under a certain pressure. Molecular hydrogen, passing through the electric discharge zone of the plasma torch, dissociated into atomic hydrogen and a stream of atomized hydrogen, and was directed to the substrate with the processed salt. A metal hydride film formed on the surface of the glass quartz substrate.

В таблице приведены примеры получения гидридов цинка, олова и кадмия из их хлористых солей. В зависимости от давления потока водорода и времени обработки образца атомарным водородом образовались пленки соответствующего гидрида металла толщиной от 9 до 60 нм.The table shows examples of obtaining zinc, tin and cadmium hydrides from their chloride salts. Depending on the pressure of the hydrogen flow and the time of treatment of the sample with atomic hydrogen, films of the corresponding metal hydride with a thickness of 9 to 60 nm were formed.

Пленки гидридов указанных металлов применяются в различных областях техники, в частности, для защиты металлов от коррозии, в приборостроении для создания приборов на гетеропереходах, для нанесения конверсионных покрытий полупроводниковой техники и т.п.Films of hydrides of these metals are used in various fields of technology, in particular, to protect metals from corrosion, in instrumentation to create devices based on heterojunctions, to apply conversion coatings for semiconductor technology, etc.

Предлагаемый способ получения гидридов металлов является сравнительно простым и безотходным, всё выделяемое тепло технологических процессов используется для нагрева угля и газификации углеродистого материала, а также для получения водяного пара. Способ позволяет попутно еще получить двуокись углерода и карбонатсодержащие соли, ценные химические вещества для использования в различных отраслях промышленности.The proposed method for producing metal hydrides is relatively simple and waste-free, all the heat generated from technological processes is used to heat coal and gasify carbonaceous material, as well as to produce steam. The method also makes it possible to simultaneously obtain carbon dioxide and carbonate-containing salts, valuable chemicals for use in various industries.

Источники информации.Information sources.

1. Курс технологии связанного азота. Атрощенко В.И. и др. М., Химия, 1968, 384 с.1. Course of bound nitrogen technology. Atroshchenko V.I. and others. M., Chemistry, 1968, 384 p.

2. Патент RU № 2229433, С01В 6/02, 27.01.2004 г.2. Patent RU No. 2229433, С01В 6/02, January 27, 2004

Параметры процесса образования пленки гидридов металлов и толщина пленкиMetal Hydride Film Formation Process Parameters and Film Thickness

Пример Example Давление водорода в реакторе, Па Hydrogen pressure in the reactor, Pa Площадь подложки для нанесения соли 2 металла, см Substrate area for applying salt 2 metal, cm Масса нанесенной соли, г Mass of applied salt, g Время обработки соли водородом в реакторе, мин Salt treatment time with hydrogen in the reactor, min Толщина плёнки гидрида металла, нм Metal hydride film thickness, nm Получение гидрида цинка Obtaining zinc hydride 1 one 2.0 2.0 3.0 3.0 2.0 2.0 30 thirty 30 thirty 2 2 2.0 2.0 3.0 3.0 2.0____ 2.0____ 60 60 50 fifty Получение гидрида олова Obtaining tin hydride 1 one 2.0 2.0 3.0 3.0 2.0 2.0 30 thirty 40 40 2 2 2.0 2.0 3.0 3.0 2.0 2.0 60 60 60 60 Получение гидрида кадмия Obtaining cadmium hydride 1 one 1.0 1.0 3.0 3.0 2.0 2.0 30 thirty 25 25 2 2 2.0 2.0 3.0 3.0 2.0 2.0 60 60 20 20 3 3 3.0 3.0 3.0 3.0 2.0 2.0 90 90 15 fifteen 4 4 4.0 4.0 3.0 3.0 2.0 2.0 120 120 90 90 5 5 1.0 1.0 3.0 3.0 2.0 2.0 120 120 31 31

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Способ получения гидридов металлов, включающий использование водорода для образования гидридов металлов, отличающийся тем, что уголь нагревают до температуры 700°С полученным газификацией угля нагретым водяным газом в тепловом реакторе (1), очищают от всех летучих веществ и осуществляют паровую газификацию углеродистого материала (5) при соотношении С:Н2О=1:1, образующийся при этом водяной газ предварительно используют для нагрева угля и получения углеродистого материала в тепловом реакторе (1), затем его охлаждают до температуры 300°С водой в котле-утилизаторе (7) с образованием водяного пара, который используют для паровой газификации углеродистых веществ, охлаждённый водяной газ смешивают с водяным паром в соотношении СО:Н2О=1:1 и подают в реактор конверсии оксида углерода (8), где осуществляют каталитическую конверсию оксида углерода при температуре 300-340°С, образующийся конвертированный газ охлаждают до температуры 18-20°С (9) и выделяют из его состава двуокись углерода абсорбцией растворами щелочей (10), оставшийся газ, состоя- 3 039523 щий из водорода с парами воды, охлаждают в аммиачном холодильнике (И), и выделенный от конденсировавшихся паров воды чистый водород используют в качестве газовой среды в плазмотроне (12) для осуществления плазмохимических реакций образования гидридов металлов из их неорганических солей.A method for producing metal hydrides, including the use of hydrogen to form metal hydrides, characterized in that coal is heated to a temperature of 700 ° C obtained by coal gasification with heated water gas in a thermal reactor (1), all volatile substances are removed, and carbonaceous material is steam gasified (5 ) at a ratio of C:H 2 O=1:1, the resulting water gas is preliminarily used to heat coal and obtain carbonaceous material in a thermal reactor (1), then it is cooled to a temperature of 300°C with water in a waste heat boiler (7) with the formation of water vapor, which is used for steam gasification of carbonaceous substances, cooled water gas is mixed with water vapor in the ratio CO:H 2 O = 1:1 and fed into the carbon monoxide conversion reactor (8), where the catalytic conversion of carbon monoxide is carried out at a temperature 300-340°C, the resulting converted gas is cooled to a temperature of 18-20°C (9) and carbon dioxide is isolated from its composition, absolutely solution of alkalis (10), the remaining gas, consisting of hydrogen with water vapor, is cooled in an ammonia cooler (I), and pure hydrogen isolated from condensed water vapor is used as a gaseous medium in a plasma torch (12) to carry out plasma-chemical reactions of formation of metal hydrides from their inorganic salts.
EA202000109A 2019-08-05 2020-03-05 Method for production of metal hydrides EA039523B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TJ1901338 2019-08-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA202000109A1 EA202000109A1 (en) 2021-02-26
EA039523B1 true EA039523B1 (en) 2022-02-07

Family

ID=74855494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA202000109A EA039523B1 (en) 2019-08-05 2020-03-05 Method for production of metal hydrides

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA039523B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2240341C2 (en) * 1999-09-24 2004-11-20 Др.Мюлен Гмбх Унд Ко.Кг Process of gasification of organic substances and mixtures thereof
US20090151250A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 Agrawal Ravindra K Efficiency of gasification processes
US20100028241A1 (en) * 2007-10-25 2010-02-04 Surendra Saxena Hydrogen Production and Carbon Sequestration in Coal and Natural Gas-Burning Power Plants
RU2573837C2 (en) * 2010-10-19 2016-01-27 Дженерал Электрик Компани System and method for production of substitute natural gas
US20200263274A1 (en) * 2017-06-02 2020-08-20 Se Corporation Producing method for producing magnesium hydride, power generation system using magnesium hydride, and producing apparatus for producing magnesium hydride

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2240341C2 (en) * 1999-09-24 2004-11-20 Др.Мюлен Гмбх Унд Ко.Кг Process of gasification of organic substances and mixtures thereof
US20100028241A1 (en) * 2007-10-25 2010-02-04 Surendra Saxena Hydrogen Production and Carbon Sequestration in Coal and Natural Gas-Burning Power Plants
US20090151250A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 Agrawal Ravindra K Efficiency of gasification processes
RU2573837C2 (en) * 2010-10-19 2016-01-27 Дженерал Электрик Компани System and method for production of substitute natural gas
US20200263274A1 (en) * 2017-06-02 2020-08-20 Se Corporation Producing method for producing magnesium hydride, power generation system using magnesium hydride, and producing apparatus for producing magnesium hydride

Also Published As

Publication number Publication date
EA202000109A1 (en) 2021-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3909446A (en) Method of manufacturing high quality reducing gas by two stage reforming processes
PL141831B1 (en) Method of manufacture of acetylene and synthesis gas or reduction gas from the coal in arc process
JP4395570B2 (en) Method for producing hydrogen by thermochemical decomposition of water
CN110049944B (en) Method for producing pure hydrogen from synthesis gas originating from waste gasification and related plant
KR100256401B1 (en) Device & method for recycling scrapped material with hydrogen oxygen plasma torch
US5470361A (en) Process for working up municipal plastic waste materials by gasification
US3661719A (en) Non-polluting by-product coal carbonization plant
CN103249816A (en) Method and device for reforming produced gas
JP3985052B2 (en) Waste treatment method in gasification reforming system
JP2006213535A (en) Method of and apparatus for producing salt from salt water generated when waste materials are treated in gasification-melting furnace
JP2008069017A (en) Method for producing hydrogen
CN106006554A (en) System and method for preparing hydrogen-rich gas and calcium carbide by calcium carbide residue
CN106241735B (en) A kind of carbide slag prepares the system and method for hydrogen-rich gas and calcium carbide
EA039523B1 (en) Method for production of metal hydrides
JP3843940B2 (en) Method for producing mixed salt from waste in gasification reforming system
CA3170867A1 (en) Process for h2 and syngas production
JP3915010B2 (en) Method for producing hydrogen by thermochemical decomposition
JP2007051181A (en) Method for recovering sensible heat of coke oven gas
CN219807920U (en) System for preparing acetylene from high-carbon raw materials
JP2003082361A (en) Production process of hydrogen by thermochemical decomposition
JP4296271B2 (en) Gypsum processing method
RU2781559C1 (en) Method for hydrogen production by landfill gas conversion method
JPH11246877A (en) Synthesis plant from gasified gas
CN109880653B (en) Preparation method and system of hydrogen-rich synthesis gas driven by residual heat of molten slag
JP4456899B2 (en) Method and apparatus for producing salt from salt water generated when processing waste or incineration ash of waste