RU2636996C2 - Catalytic method of removing oxygen from water - Google Patents
Catalytic method of removing oxygen from water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636996C2 RU2636996C2 RU2016109113A RU2016109113A RU2636996C2 RU 2636996 C2 RU2636996 C2 RU 2636996C2 RU 2016109113 A RU2016109113 A RU 2016109113A RU 2016109113 A RU2016109113 A RU 2016109113A RU 2636996 C2 RU2636996 C2 RU 2636996C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- hydrogen
- hydrogen gas
- oxygen
- removing oxygen
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 53
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/70—Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
Landscapes
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть применено в различных отраслях техники и, прежде всего, для подготовки воды энергетических установок и систем теплоснабжения потребителей.The invention relates to the field of energy and can be applied in various fields of technology and, above all, for the preparation of water for power plants and heat supply systems of consumers.
Известен способ термической деаэрации воды (патент РФ на изобретение №2244208, МПК F22D 1/50, опубл. 10.01.2005), по которому в деаэратор подают исходную воду и греющий агент, из деаэратора отводят деаэрированную воду и выпар, измеряют остаточное содержание кислорода в деаэрированной воде, импульс от датчика содержания кислорода передают на регулятор расхода выпара, от которого, в свою очередь, передают управляющий сигнал на исполнительный механизм регулирующего органа расхода выпара, при этом на регулятор расхода выпара одновременно подают импульс от датчика остаточного содержания диоксида углерода в деаэрированной воде, а регулирование расхода выпара осуществляют по заданной величине остаточного содержания удаляемого газа, для достижения которой необходимо большее количество выпара.A known method of thermal deaeration of water (RF patent for the invention No. 224208, IPC F22D 1/50, publ. 10.01.2005), by which feed water and a heating agent are supplied to the deaerator, deaerated water and vapor are removed from the deaerator, the residual oxygen content is measured in deaerated water, the pulse from the oxygen content sensor is transmitted to the evaporator flow regulator, from which, in turn, a control signal is transmitted to the actuator of the evaporator flow regulator, while a pulse is simultaneously supplied to the vapor regulator from the sensor of the residual content of carbon dioxide in deaerated water, and the regulation of the flow rate of the vapor is carried out according to a given value of the residual content of the removed gas, to achieve which a larger amount of vapor is required.
Недостатками этого способа является необходимость использования тепловой энергии для подогрева обрабатываемой воды до состояния насыщения, применения мероприятий по увеличению поверхности массообмена, поддержанию постоянного давления деаэрируемой воды и минимального парциального давления кислорода над ее свободной поверхностью. Реализация способа термической деаэрации воды требует применения сложных и дорогих деаэраторов и вспомогательного оборудования.The disadvantages of this method is the need to use thermal energy to heat the treated water to a state of saturation, the use of measures to increase the mass transfer surface, maintaining a constant pressure of deaerated water and a minimum partial pressure of oxygen above its free surface. The implementation of the method of thermal deaeration of water requires the use of complex and expensive deaerators and auxiliary equipment.
Известен также способ удаления из воды растворенного кислорода (В.В. Васильев и др. Исследование метода удаления кислорода из воды с применением ионита, содержащего палладий в качестве катализатора. Энергосбережение и водоподготовка. №1(51). 2008 г., стр. 23-25), согласно которому в обрабатываемую воду инжектируют газообразный водород, растворяют пузырьки водорода в воде и производят каталитическое восстановление растворенного кислород, пропуская воду через ионообменную смолу, содержащую палладиевый катализатор. Каталитический процесс взаимодействия растворенных в воде кислорода и водорода описывается уравнениями:There is also a method of removing dissolved oxygen from water (VV Vasiliev et al. Study of a method for removing oxygen from water using an ion exchanger containing palladium as a catalyst. Energy Saving and Water Treatment. No. 1 (51). 2008, p. 23 -25), according to which hydrogen gas is injected into the treated water, hydrogen bubbles are dissolved in the water and the dissolved oxygen is catalytically reduced by passing water through an ion exchange resin containing a palladium catalyst. The catalytic process of the interaction of oxygen and hydrogen dissolved in water is described by the equations:
2H2+O2→2H2O2H 2 + O 2 → 2H 2 O
Или с учетом катализатора - палладия:Or taking into account the catalyst - palladium:
KO+H2→K+H2O, KO + H 2 → K + H 2 O,
где K - палладий, H - водород, O - кислород.where K is palladium, H is hydrogen, O is oxygen.
Недостатком описанного каталитического способа, принятого за прототип изобретения, является пониженная скорость растворения в воде пузырьков инжектируемого водорода, приводящая к превышению его расхода над стехиометрическим, снижению скорости кинетической реакции и производительности установок обескислороживания, работающих по этому способу.The disadvantage of the described catalytic method, adopted as a prototype of the invention, is the reduced rate of dissolution of injected hydrogen bubbles in water, leading to an excess of its flow rate over stoichiometric, a decrease in the kinetic reaction rate and the performance of deoxygenation plants operating in this method.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности каталитического способа удаления кислорода из воды при ее взаимодействии с растворенным газообразным водородом на зернах высокоосновного анионита, покрытых слоем металлизированного палладия.The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the catalytic method for removing oxygen from water during its interaction with dissolved gaseous hydrogen on grains of highly basic anion exchange resin coated with a layer of metallized palladium.
Поставленная задача решается за счет того, что исходную воду очищают от механических примесей и подают в инжектор, где ее смешивают с газообразным водородом, получают водо-водородную смесь и производят ее обескислороживание путем взаимодействия с ионообменным материалом, содержащим палладиевый катализатор, при этом пузырьки газообразного водорода в водо-водородной смеси дробят и полностью растворяют в воде с помощью аппарата вихревого слоя с ферромагнитными иголками, установленными с возможностью вращения под воздействием переменного электромагнитного поля.The problem is solved due to the fact that the source water is cleaned of mechanical impurities and fed to the injector, where it is mixed with hydrogen gas, a water-hydrogen mixture is obtained and deoxygenated by reacting with an ion-exchange material containing a palladium catalyst, while hydrogen gas bubbles in a water-hydrogen mixture, they are crushed and completely dissolved in water using a vortex layer apparatus with ferromagnetic needles mounted rotatably under the influence of a variable th electromagnetic field.
Схема устройства для реализации каталитического способа удаления кислорода из воды, работающего по предлагаемому способу, изображена на чертеже.A diagram of a device for implementing the catalytic method for removing oxygen from water, working by the proposed method, is shown in the drawing.
Устройство содержит трубопровод исходной воды 1, фильтр механической очистки воды 2, трубопровод очищенной воды 3, инжектор 4, трубопровод 5, электролизер 6, выпрямитель 7, кислородопровод 8, трубопровод водорода 9, вихревой электромагнитный аппарат 10, электрическую сеть 11, каталитический фильтр 12, трубопровод обескислороженной воды 13.The device comprises a
Реализацию каталитического способа удаления кислорода из воды осуществляют в изобретении следующим образом.The implementation of the catalytic method for removing oxygen from water is carried out in the invention as follows.
Исходную воду, содержащую растворенный кислород, по трубопроводу 1 исходной воды направляют в фильтр 2, где производят ее очистку от механических примесей. По трубопроводу 3 очищенную воду подают в сопло инжектора 4, расширяют ее в сопле с увеличением скорости и снижением ее статического давления в камере смешения инжектора 4. По трубопроводу 5 часть расхода очищенной исходной воды подают в электролизер 6, питаемый постоянным током через выпрямитель 7. В электролизере 6 воду разлагают на газообразные водород и кислород. Выделившийся кислород по кислородопроводу 8 сбрасывают в атмосферу. Газообразный водород по трубопроводу водорода 9 подают в камеру смешения инжектора 4, где производят его предварительное смешение с очищенной водой и образованием в ней водородных пузырьков. В вихревом электромагнитном аппарате 10 при пропускании обрабатываемой воды через слой вращающихся ферромагнитных иголок производят мелкодисперсное дробление водородных пузырьков с завершением их растворения в воде. Индукторы вихревого электромагнитного аппарата 10 питают переменным током от электрической сети 11. Воду с растворенным в ней водородом подают в каталитический фильтр 12 и пропускают через слой высокоосновного анионита, состоящего из зерен, поверхность которых металлизирована палладием. В каталитическом фильтре 12 осуществляют каталитическую реакцию между растворенными в воде молекулами кислорода и водорода с образованием дополнительных молекул воды H2O. Прореагировавшую воду по трубопроводу обескислороженной воды 13 направляют к потребителям.The source water containing dissolved oxygen, through the
Предлагаемый каталитический способ удаления кислорода из воды позволяет:The proposed catalytic method for removing oxygen from water allows you to:
- за счет интенсификации в аппарате вихревого слоя процесса смешения в воде пузырьков инжектируемого водорода увеличить скорость и полноту их растворения в воде до получения оптимального стехиометрического состава растворенных водорода и кислорода (около 1 г H2 на 8 г O2 в одном кубическом метре воды);- due to the intensification in the vortex layer apparatus of the process of mixing bubbles of injected hydrogen in water, increase the speed and completeness of their dissolution in water to obtain the optimal stoichiometric composition of dissolved hydrogen and oxygen (about 1 g H 2 per 8 g O 2 in one cubic meter of water);
- снизить количество потребляемого водорода, упростить и удешевить установки, работающие по данному способу;- reduce the amount of hydrogen consumed, simplify and reduce the cost of the installation, working on this method;
- вырабатывать газообразный водород непосредственно в составе установок для каталитического удаления кислорода из воды путем электрохимического разложения части обрабатываемой воды на водород и кислород.- to produce gaseous hydrogen directly in the plants for the catalytic removal of oxygen from water by electrochemical decomposition of part of the treated water into hydrogen and oxygen.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109113A RU2636996C2 (en) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | Catalytic method of removing oxygen from water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109113A RU2636996C2 (en) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | Catalytic method of removing oxygen from water |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016109113A RU2016109113A (en) | 2017-09-14 |
| RU2636996C2 true RU2636996C2 (en) | 2017-11-29 |
Family
ID=59893530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016109113A RU2636996C2 (en) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | Catalytic method of removing oxygen from water |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2636996C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5725781A (en) * | 1994-03-11 | 1998-03-10 | Elf Aquitaine Production | Method and catalyst for forced catalytic deoxygenation of sea water |
| EP1405871A1 (en) * | 2001-05-30 | 2004-04-07 | Mitsubishi Kagaku Iatron, Inc. | Method of bonding substance to be incorporated to polymer terminal |
| RU2524727C2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Солвэй" | Vortex layer apparatus |
-
2016
- 2016-03-14 RU RU2016109113A patent/RU2636996C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5725781A (en) * | 1994-03-11 | 1998-03-10 | Elf Aquitaine Production | Method and catalyst for forced catalytic deoxygenation of sea water |
| EP1405871A1 (en) * | 2001-05-30 | 2004-04-07 | Mitsubishi Kagaku Iatron, Inc. | Method of bonding substance to be incorporated to polymer terminal |
| RU2524727C2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Солвэй" | Vortex layer apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016109113A (en) | 2017-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2015198608A1 (en) | Reaction product manufacturing method and phase interface reaction apparatus using phase interface reaction, and secondary reaction product manufacturing method | |
| CA2909776A1 (en) | Systems and methods of making ammonia using hydrogen and nitrogen gases | |
| JPWO2004094306A1 (en) | Hydrogen generator and hydrogen generation method | |
| CN103638800A (en) | Device and method for continuously separating gas in batch by virtue of hydrate method | |
| Wang et al. | Metal-free catalytic oxidation of benzylic alcohols for benzaldehyde | |
| RU2636996C2 (en) | Catalytic method of removing oxygen from water | |
| WO2019193605A1 (en) | A process for production of nitric acid | |
| JP2016189330A5 (en) | ||
| CN106007138A (en) | Wet-method chromium alloy waste water treatment system | |
| JP6653626B2 (en) | Water treatment method and apparatus, water treatment apparatus modification method, and water treatment apparatus modification kit | |
| CN101284656B (en) | Nitric oxide gas generating device and preparation method | |
| JP5374955B2 (en) | Method for synthesizing methanol from carbon dioxide | |
| EP2904221A1 (en) | Methods for power generation from h2o, co2, o2 and a carbon feed stock | |
| CN107011120B (en) | A method for recycling carbon dioxide and water to synthesize ethanol with high selectivity | |
| CN102745793A (en) | Method for removing free chlorine from solution after cobalt electrolysis | |
| Le et al. | Optimizing dissolved gas composition in a double-bath-type sonoreactor for efficient production of ultrasonic-activated water with stable oxygen and nitrogen reactive species | |
| Moslemi et al. | Ozone mass transfer in a recirculating loop semibatch reactor operated at high pressure | |
| RU81490U1 (en) | PLANT FOR SYNTHESIS OF ULTRA-POROUS ALUMINUM OXYHYDROXIDE WITH A LAYER-FIBER NANOSTRUCTURE | |
| RU2333156C1 (en) | Method of drinking water preparation | |
| US1252726A (en) | Process and apparatus for accelerating chemical reactions. | |
| WO2015026292A1 (en) | Process and apparatus for generating hydrogen | |
| RU2007132092A (en) | METHOD FOR HYDROGEN GENERATION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| AU2002353239A8 (en) | Method for oxygen treatment of unsaturated carbon compounds, novel epoxy-structured material obtained by the method, apparatus for carrying out the method and a therapeutic composition using the material | |
| CN101186285A (en) | Technique for producing monoammonium phosphate by carbon ammonium method | |
| CN118598323A (en) | Wastewater treatment system and process for waste catalyst and dimethyl carbonate production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200315 |