WO2007008115A1 - Method and device for producing hydroxides or aluminium and hydrogen oxides - Google Patents
Method and device for producing hydroxides or aluminium and hydrogen oxides Download PDFInfo
- Publication number
- WO2007008115A1 WO2007008115A1 PCT/RU2006/000353 RU2006000353W WO2007008115A1 WO 2007008115 A1 WO2007008115 A1 WO 2007008115A1 RU 2006000353 W RU2006000353 W RU 2006000353W WO 2007008115 A1 WO2007008115 A1 WO 2007008115A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- reactor
- water
- suspension
- aluminum
- hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/10—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/42—Preparation of aluminium oxide or hydroxide from metallic aluminium, e.g. by oxidation
- C01F7/428—Preparation of aluminium oxide or hydroxide from metallic aluminium, e.g. by oxidation by oxidation in an aqueous solution
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Definitions
- the invention relates to methods for producing aluminum hydroxides or oxides, and in particular to methods for producing aluminum oxides or hydroxides from aluminum metal by oxidation in an aqueous medium.
- Aluminum oxides and hydroxides are used in various industries as adsorbents, catalysts, etc.
- High purity hydroxides and oxides of aluminum are used in the electronic and optical industries in the form of a fine powder - as abrasive powders, in particular, for hard drives or magnetic heads.
- the invention relates, in particular, to methods for producing aluminum hydroxides of boehmite and bayerite form.
- the method also relates to the production of hydrogen, namely, to methods for producing hydrogen by the chemical interaction of metals and water.
- Hydrogen can be used in various chemical processes as a reducing agent, as well as in certain conditions as a fuel.
- Aluminum hydroxides exist in various crystalline forms - hydrargillite, bayerite, diaspora, boehmite, etc., oxides - in the form of alpha, gamma ; theta forms. The main difference between these forms is the location of aluminum ions and oxygen ions relative to each other.
- aluminum hydroxide also means hydrated aluminum oxides Al 2 Oz.
- Aluminum hydroxide or aluminum oxide is fed to a hydroxide receiver.
- the forms of aluminum hydroxides necessary for each specific case are obtained: boehmite, bayerite, as well as alpha-oxide, theta-oxide, gamma-aluminum oxide and a mixture of aluminum hydroxides boehmite and bayerite form.
- the implementation of the method takes place in an installation including a mixer, a high pressure reactor equipped with a nozzle that provides a spray of a suspension of powdered aluminum in water with a droplet diameter of not more than 100 ⁇ m, a receiving device for hydroxides, a condenser.
- Distilled water is used to produce high purity hydrogen.
- the method has a number of advantages: it is continuous, only water and aluminum take part in the reactions, which ensures the purity of the products obtained (hydroxides and oxides of aluminum, as well as hydrogen), changes in temperature and pressure conditions determine the type of products obtained.
- the necessary pressure and temperature ranges in the reactor with this method are supported by the continuous removal of steam and gas and a suspension of aluminum hydroxide.
- This support is a serious technical problem, since the ratio between the pressure, temperature, and mass of vented gas and a suspension of aluminum hydroxide is determined by a rather complex formula that takes into account the partial pressures of saturated water vapor and hydrogen, the mass of introduced aluminum, the temperature in the reactor, and the free volume of the reactor.
- the dynamic change of these factors makes it insufficient as a regulatory factor only to divert the reaction products from the reactor, and it does not provide the necessary accuracy of maintaining the regimes in
- the aim of the proposed method is to provide the necessary process parameters for guaranteed receipt of output products of specified types and purity.
- Such technical problems as increasing the reliability of the reactor and its stability are being solved.
- the essence of the proposed method is to obtain hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen from a suspension of finely divided aluminum powder in water, including preparing a suspension of finely divided aluminum powder in water, creating saturated water vapor pressure in the reactor, spraying the suspension into a high pressure reactor, and withdrawing a mixture of water vapor from the reactor and hydrogen, as well as the output from the reactor of aluminum hydroxide or aluminum oxide to the receiving device, measuring the temperature T in the reactor, measuring yes P Lenia gas mixture in the reactor. (The following are the distinguishing features of the method).
- the partial pressure of saturated water vapor PH 2 O is determined.
- the partial pressure of hydrogen ⁇ is determined, and the
- R is the universal gas constant (8.317-j / moltrad)
- the essence of the proposed device for producing hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen is that it contains a source of suspension of fine powdered aluminum with water with a mixer, a reactor, a condenser, a receiving device, an adjustable valve to remove a mixture of water vapor and hydrogen, an adjustable valve to remove hydroxides or oxides aluminum, a temperature sensor in the reactor, a pressure sensor at the inlet of the slurry supply to the reactor, a pressure sensor at the outlet of the gas-vapor mixture, and a pressure sensor in front of the steam inlet call mixture into the capacitor.
- the proposed device contains an adjustable means of supplying a suspension to the reactor and a control controller with input and output, the source of the suspension containing an adjustable means of supplying water and an adjustable means of supplying aluminum powder, the input of the controller is connected to a temperature sensor in the reactor and the indicated pressure sensors, and the controller output is connected to a suspension source controlled by a means for supplying a suspension of finely divided aluminum powder with water into the reactor OP, an adjustable valve for discharging a mixture of water vapor and hydrogen and an adjustable valve for removing hydroxides or aluminum oxides.
- an adjustable means for supplying a suspension of finely divided aluminum powder in water comprises a high pressure pump and an adjustable valve.
- an adjustable means for supplying a suspension of finely divided aluminum powder in water comprises an adjustable high pressure pump.
- the controller can be part of an automatic process control and management system and is connected to the top-level machine by an interface.
- FIG. 1 shows a block diagram of a device.
- FIG. 2 shows a functional diagram of the controller.
- FIG. 3 shows a functional diagram of a top-level machine.
- processor module MVU
- FIG. 1 shows an installation comprising a source of a suspension of finely divided aluminum powder with water 1, a reactor 8, a receiver (suspension settler) 10, a condenser 9, an adjustable means for supplying the specified suspension to the reactor 4, a control controller 7.
- the source of the suspension 1 contains an adjustable means for feeding aluminum powder 2, which is a screw device with an adjustable drive; adjustable means of water supply 3 - a flow regulator of the company ⁇ rkhophorst Hi-Tech BV, Aluminum powder and water are sent to the mixer 20 - a vessel made of stainless steel and equipped with a mixing device.
- Source mixture 1 is connected with adjustable means ⁇ slurry feed to reactor 4, which comprises a high pressure membrane type pump company URACA 5 and valve 6 firm LH Automation.
- reactor 4 comprises a high pressure membrane type pump company URACA 5 and valve 6 firm LH Automation.
- the suspension of aluminum powder with water is fed into the reactor 8, which is a high-pressure apparatus equipped with a nozzle that atomizes a suspension of powdered aluminum in water to a droplet diameter of not more than 100 ⁇ m.
- the reactor is equipped with an internal temperature sensor 16, a temperature sensor 17 is installed on the reactor shell, a pressure sensor 11 is connected at the inlet of the suspension supply, a pressure sensor 12 is connected at the outlet of the gas-vapor mixture 12.
- the mixture of water and hydrogen vapors is discharged through an adjustable valve 14 to the condenser 9 where the separation of water vapor from hydrogen takes place.
- a pressure sensor 13 is installed in front of the condenser entrance. Hydroxides and aluminum oxides are discharged from the lower part of the reactor through an adjustable valve 15 to the collection 10. Adjustable valves 14, 15 manufactured by LG Automation. Metran sensors are used to measure pressures and temperatures. Controller 7
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) has a control input 18 and a control output 19, in addition, it is connected to a upper level computer (hereinafter referred to as a machine), in FIG. 1 not shown.
- FIG. 2 shows a functional diagram of controller 7.
- the processor module of controller 27 is connected to input modules of discrete signals 23 and input modules of analog signals 24, which, in turn, are connected to the control input of controller 18.
- the processor module of controller 27 is connected to output modules of discrete signals 25 and output modules of analog signals 26, which, in turn, are connected to the control output of the controller 19.
- the processor module of the controller 27 is connected via network adapters 28 and 29 to the computer M WU 22 (see. Fig. 2 and 3).
- Controller 7 for example, type CM 1820M KP2.14 provides the input of 128 discrete signals of the “contact contact” type with the power of these contacts from an internal (12 V) power source, the output of 64 discrete signals via normally open relay contacts 10 A, 220 V AC 50 Hz, input of 64 analog 4 ⁇ 20 mA signals and 4 analog output signals 4 ⁇ 20 mA.
- Discrete signals are inputted by 4 discrete input modules 23 - MDB4.3 (32 channels per module) and 8 MKDB / B1.1 discrete I / O cross modules (16 channels per module), discrete signals are output by 2 modules 25 discrete output MDByw.4 and 4 modules cross relay MKRZ.l, input / output of analog signals is provided by 4 modules 26 MABl.8 and 4 modules cross analog input MKAB2.7.
- the processor module 27 MPZ.l has an integrated channel RS232 / 485 22 to provide communication with the machine 22 of the upper level at speeds up to 115200 bps.
- FIG. 3 shows a functional diagram of the machine of the upper level 22.
- the processor module 30 of the MVU is connected via the network adapter 29 of the MVU to the controller 7.
- the module 30 is connected to the software module for process control 31, which, in turn, is connected to the database of initial parameters 32.
- the source data database 32 is also connected to the software module for editing the source parameters database 33.
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) it is necessary to provide fine atomization of a suspension of aluminum powder with water into a reactor in which water and its vapors are present at a temperature of 250 - 400 C and a pressure of 10 - 20 MPa, and the ratio of the suspension fed to the reactor to water and its vapors in the reactor should be 1 : 50-100 parts by weight In this case, the size of the droplets of the injected suspension should be no more than 100 microns.
- water is preliminarily supplied to reactor 8, it is heated to create saturated water vapor to a temperature of 250 - 400 C and a pressure of 10 - 20 MPa.
- an adjustable feeding means 4 the suspension of finely dispersed aluminum powder with a given ⁇ -consumption and the ratio of Al and H 2 O is fed into the reactor 8.
- Hydrogen in the composition of combined-cycle gas about 25 wt.% Hydrogen and about 75 wt.% Water
- aluminum hydroxides (oxides) in the form of an aqueous suspension 25-35 wt.% Hydroxides (oxides) are removed from the reactor to the separation stage.
- ASKU 21 introduces the set mass flow rates of the obtained hydroxides and hydrogen, the ratio of Al and H 2 O in the suspension, which determines the type of hydroxides produced, and the calculated values of pressure and temperature in the reactor.
- the controller 7 provides the appropriate control signals to the means 2 and 3 of the supply of aluminum powder and distilled water, setting their nominal costs.
- control signals are supplied to the adjustable valves 14, 15 installed on the corresponding lines, determining their cross-section, control signals to the means for supplying the suspension 4 to the reactor (pump and adjustable valve).
- Mendeleev which is true in these conditions: m n is the mass of hydrogen released per unit time, ⁇ Hi is the molar mass,
- R is the universal gas constant (8.317-J / moltrad)
- T 1 is the temperature in the reactor
- V a ⁇ is the free volume of the reactor.
- the free volume of the reactor V m is a part of the geometric volume of the reactor Vp, minus the volume that the water initially filled in (adjusted for expansion at a given temperature) V 11 o ⁇ r and the volume of suspension of aluminum powder with water that entered the reactor before stationary mode of hydrogen evolution V cya ⁇
- V cll V p - V th0ITr - V cyc ⁇ (3)
- equation (2) takes the following form:
- m Al is the mass of aluminum entering the reactor per unit time.
- the controller compares the readings of the pressure sensor P 12 with the selected optimal value of P and, in the case of deviation of these values, generates control signals for the aluminum feed means according to formula (5), adjusting the mass of aluminum supplied to the reactor.
- the temperature sensor on the reactor shell 17 serves to prevent accidents associated with overheating of the reactor.
- purified water is used, for example, distilled, but the method also allows the use of ordinary water.
- the resulting method is characterized by non-waste, manufacturability and high productivity, as well as environmental safety.
- the installation was created mainly on the basis of commercially available elements; the reactor vessel with the necessary input and output lines of the processed products was specially manufactured.
- the corresponding software for automated control systems was developed.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Способ получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода и устройство для его осуществления A method of producing hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen and a device for its implementation
Изобретение относится к способам получения гидроксидов или оксидов алюминия, а именно - к способам получения оксидов или гидроксидов алюминия из металлического алюминия окислением в водной среде. Оксиды и гидроксиды алюминия используются в различных областях промышленности в качестве адсорбентов, катализаторов, и т.п. Гидроксиды и оксиды алюминия высокой чистоты используются в электронной и оптической промышленности в виде тонкого порошка - в качестве абразивных порошков, в частности, для жестких дисков или магнитных головок. Изобретение относится, в частности, к способам получения гидроксидов алюминия бемитной и байеритной формы.The invention relates to methods for producing aluminum hydroxides or oxides, and in particular to methods for producing aluminum oxides or hydroxides from aluminum metal by oxidation in an aqueous medium. Aluminum oxides and hydroxides are used in various industries as adsorbents, catalysts, etc. High purity hydroxides and oxides of aluminum are used in the electronic and optical industries in the form of a fine powder - as abrasive powders, in particular, for hard drives or magnetic heads. The invention relates, in particular, to methods for producing aluminum hydroxides of boehmite and bayerite form.
Способ относится также к получению водорода, а именно - к способам получения водорода химическим взаимодействием металлов и воды. Водород может использоваться в различных химических процессах как восстановитель, а также в определенных условиях как топливо.The method also relates to the production of hydrogen, namely, to methods for producing hydrogen by the chemical interaction of metals and water. Hydrogen can be used in various chemical processes as a reducing agent, as well as in certain conditions as a fuel.
Гидроксиды алюминия существуют в различных кристаллических видах - гидраргиллита, байерита, диаспора, бемита и т.д, оксиды - в виде альфа, гaммa; тэта- форм. Основное различие этих форм состоит в расположении ионов алюминия и ионов кислорода относительно друг друга. В данном описании под термином "гидроксид алюминия" понимаются также и гидратированные оксиды алюминия Al2Oз.Aluminum hydroxides exist in various crystalline forms - hydrargillite, bayerite, diaspora, boehmite, etc., oxides - in the form of alpha, gamma ; theta forms. The main difference between these forms is the location of aluminum ions and oxygen ions relative to each other. In this description, the term "aluminum hydroxide" also means hydrated aluminum oxides Al 2 Oz.
Основным способом промышленного получения гидроксидов алюминия является процесс Байера, а последующая их сушка и прокалка приводит к получению оксидов алюминия [Химическая энциклопедия, изд, "Советская энциклопедия", M., 1988 г., т.l, с.213-214]. Однако обычные способы получения гидроксидов алюминия не обеспечивают достижения высокой чистоты (и однородности по структуре ) продукта.The main method for the industrial production of aluminum hydroxides is the Bayer process, and their subsequent drying and calcination leads to the production of aluminum oxides [Chemical Encyclopedia, ed., Soviet Encyclopedia, M., 1988, tl, p.213-214]. However, conventional methods for producing aluminum hydroxides do not achieve high purity (and structural uniformity) of the product.
Известен [патент США 5,225,229, кл. 423/629, Аlumiшдm Соmрапу оf Аmеriса, опуб. 06.07.1993 г.] способ производства гидрокисида алюминия, при котором происходит реакция воды в жидкой фазе при рН около 12,4 с алюминием. При таком рН гидрокисид алюминия производится с приемлемой скоростью как при дисперсности с площадью поверхности частиц 75000 мм2/г, так и 50000 мм2/г. Реакция возможна и при величинах, меньших 50000 мм2/г, вплоть до 20000 мм2/г. В соответствии с другим видом способа к воде добавляется в качестве катализатора органическое вещество - хлорин. Недостатком предложенного способа является необходимость повышения рН, что производится с помощью добавления веществ, обеспечивающих такие высокиеKnown [US Patent 5,225,229, cl. 423/629, Аlumiшдm Сomrapu of АМериса, publ. 07/06/1993,] a method of producing aluminum hydroxide, in which there is a reaction of water in the liquid phase at a pH of about 12.4 with aluminum. At such pH gidrokisid alumina produced an acceptable rate as in the dispersion of the particles with a surface area of 75,000 mm 2 / g and 50,000 mm 2 / g. The reaction is also possible with values less than 50,000 mm 2 / g, up to 20,000 mm 2 / g. In accordance with another type of method, an organic substance, chlorin, is added to the catalyst as water. The disadvantage of the proposed method is the need to increase the pH, which is done by adding substances that provide such high
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) значения рН. Поэтому этот способ не обеспечивает необходимую чистоту продуктов. Кроме того, процесс протекает с недостаточной скоростью.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) pH values. Therefore, this method does not provide the necessary purity of the products. In addition, the process proceeds with insufficient speed.
Прототипом предлагаемого изобретения является способ получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода из алюминия и воды [патент РФ 2223221, кл. С 01 F 7/42, ЗАО "Фирма РИКОМ СПб", оп. 10.02.2004 г.], при котором из мелкодисперсного алюминия размером частиц не более 20 мкм готовят суспензию порошкообразного алюминия в воде при соотношении A1:H2O=1:4-16 масс.ч. Суспензию непрерывно подают в реактор высокого давления, где распыляют при диаметре капель не более 100 мкм в воду. Из реактора парогаз подают в конденсатор, где водород отделяют от паров воды. Гидроксид алюминия или оксид алюминия поступают в приемное устройство для гидроксидов. Изменяя диапазоны температуры и давления в ректоре, а также весовые соотношения участвующих в реакции алюминия и воды получают необходимые в каждом конкретном случае формы гидроксидов алюминия: бемитную, байеритную, а также альфа-оксид, тэта-оксид, гамма-оксид алюминия и смесь гидроксидов алюминия бемитной и байеритной формы. Осуществление способа происходит в установке, включающей смеситель, реактор высокого давления, снабженный форсункой, обеспечивающей распыление суспензии порошкообразного алюминия в воде при диаметре капель не более 100 мкм, приемное устройство для гидроксидов, конденсатор. Для получения водорода высокой чистоты используют дистиллированную воду. Способ обладает целым рядом преимуществ: он непрерывен, в реакциях принимают участие только вода и алюминий, что обеспечивает чистоту получаемых продуктов (гидроксидов и оксидов алюминия, а также водорода), изменения режимов- температурного и давления определяют вид получаемых продуктов. Следует отметить, что необходимые диапазоны давления и температуры в реакторе при данном способе поддерживаются за счет непрерывного отвода парогаза и суспензии гидроксида алюминия. Эта поддержка представляет собой серьезную техническую задачу, поскольку соотношение между давлением, температурой и массой отводимых парогаза и суспензии гидроксида алюминия определяется достаточно сложной формулой, учитывающей парциальные давления насыщенного водяного пара и водорода, массу вводимого алюминия, температуру в реакторе, свободный объем реактора. Динамическое изменение этих факторов делает недостаточным в качестве регулирующего фактора только отвод из реактора продуктов реакции, не обеспечивает необходимой точности поддержания режимов вThe prototype of the invention is a method for producing hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen from aluminum and water [RF patent 2223221, cl. C 01 F 7/42, ZAO "Firm RIKOM SPb", op. 02/10/2004], in which a suspension of powdered aluminum in water is prepared from finely dispersed aluminum with a particle size of not more than 20 microns at a ratio of A1: H 2 O = 1: 4-16 wt.h. The suspension is continuously fed into a high pressure reactor, where it is sprayed with a droplet diameter of not more than 100 μm into water. Steam gas is fed from the reactor to a condenser, where hydrogen is separated from water vapor. Aluminum hydroxide or aluminum oxide is fed to a hydroxide receiver. By changing the temperature and pressure ranges in the reactor, as well as the weight ratios of the aluminum and water involved in the reaction, the forms of aluminum hydroxides necessary for each specific case are obtained: boehmite, bayerite, as well as alpha-oxide, theta-oxide, gamma-aluminum oxide and a mixture of aluminum hydroxides boehmite and bayerite form. The implementation of the method takes place in an installation including a mixer, a high pressure reactor equipped with a nozzle that provides a spray of a suspension of powdered aluminum in water with a droplet diameter of not more than 100 μm, a receiving device for hydroxides, a condenser. Distilled water is used to produce high purity hydrogen. The method has a number of advantages: it is continuous, only water and aluminum take part in the reactions, which ensures the purity of the products obtained (hydroxides and oxides of aluminum, as well as hydrogen), changes in temperature and pressure conditions determine the type of products obtained. It should be noted that the necessary pressure and temperature ranges in the reactor with this method are supported by the continuous removal of steam and gas and a suspension of aluminum hydroxide. This support is a serious technical problem, since the ratio between the pressure, temperature, and mass of vented gas and a suspension of aluminum hydroxide is determined by a rather complex formula that takes into account the partial pressures of saturated water vapor and hydrogen, the mass of introduced aluminum, the temperature in the reactor, and the free volume of the reactor. The dynamic change of these factors makes it insufficient as a regulatory factor only to divert the reaction products from the reactor, and it does not provide the necessary accuracy of maintaining the regimes in
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) реакторе при отсутствии обратной связи между процессами, происходящими в реакторе и источником подаваемой суспензии. Кроме того, при предварительном приготовлении суспензии мелкодисперсного порошка алюминия и воды, используемом в данном способе отсутствует возможность изменять состав суспензии при отклонениях режимов по температуре и давлении в реакторе. При хранении приготовленной суспензии происходит частичное окисление порошка алюминия, что приводит к фактическому изменению состава подаваемой суспензии. При этом в смесителе происходит выделение водорода, что влияет на безопасность проведения процесса. Указанные недостатки устраняет предлагаемый способ.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) reactor in the absence of feedback between the processes occurring in the reactor and the source of the feed slurry. In addition, during the preliminary preparation of the suspension of finely dispersed powder of aluminum and water used in this method, it is not possible to change the composition of the suspension when the regime deviates from temperature and pressure in the reactor. When storing the prepared suspension, partial oxidation of the aluminum powder occurs, which leads to an actual change in the composition of the supplied suspension. At the same time, hydrogen is produced in the mixer, which affects the safety of the process. These disadvantages eliminates the proposed method.
Целью предлагаемого способа является обеспечение необходимых параметров процесса для гарантированного получения выходных продуктов заданных типов и чистоты. Решаются такие технические задачи как увеличение надежности работы реактора и её стабильности.The aim of the proposed method is to provide the necessary process parameters for guaranteed receipt of output products of specified types and purity. Such technical problems as increasing the reliability of the reactor and its stability are being solved.
Сущность предлагаемого способа заключается в получении гидроксидов или оксидов алюминия и водорода из суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия в воде, включающий приготовление суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия в воде, создание в реакторе давление насыщенных водяных паров, распыление суспензии в реактор высокого давления, вывод из ректора смеси паров воды и водорода, а также вывод из реактора гидроксида алюминия или оксида алюминия в приемное устройство, измерение температуры T в реакторе, измерение давления газовой смеси P в реакторе. (Далее следуют отличительные признаки способа). Определяют парциальное давление насыщенного водяного пара PH2O В реакторе, определяют парциальное давление водорода Рщ, определяютThe essence of the proposed method is to obtain hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen from a suspension of finely divided aluminum powder in water, including preparing a suspension of finely divided aluminum powder in water, creating saturated water vapor pressure in the reactor, spraying the suspension into a high pressure reactor, and withdrawing a mixture of water vapor from the reactor and hydrogen, as well as the output from the reactor of aluminum hydroxide or aluminum oxide to the receiving device, measuring the temperature T in the reactor, measuring yes P Lenia gas mixture in the reactor. (The following are the distinguishing features of the method). The partial pressure of saturated water vapor PH 2 O is determined. In the reactor, the partial pressure of hydrogen Рш is determined, and the
свободный объем реактора Vcвι и производят регулировку давления P и температурыthe free volume of the reactor V cvι and adjust the pressure P and temperature
T в реакторе изменением массы вводимого в составе суспензии алюминия JП^ι .в соответствии с формулойT in the reactor by changing the mass of aluminum introduced in the composition of the suspension JP ^ ι. In accordance with the formula
P = Pн2o + PH2 = PH3O + 0,55- R mмT/ Vcв , гдеP = Pn 2 o + PH 2 = PH 3 O + 0,55- R m m T / V cb , where
R - универсальная газовая постоянная (8,317- дж/мольтрад),R is the universal gas constant (8.317-j / moltrad),
Кроме того, предлагается способ получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода из суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия в воде, при котором регулировку давления и температуры в реакторе производят,In addition, a method for producing hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen from a suspension of finely divided powdered aluminum in water is proposed, in which the pressure and temperature in the reactor are adjusted,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) изменяя соотношение AhHjO в суспензии, причем для получения байеритной формы гидроксида соотношение Al: НгО =1:7-14 масс.ч., для получения бемитной формы гидроксида соотношение Al: H?O =1:5-12 масс.ч., для получения смеси байеритной и бемитной форм гидроксида соотношение Al: H2θ=l:5-\4 масс.ч., для получения гамма- оксида алюминия соотношение Al: H2O =1:4-8 масс.ч., для получения тэта-оксида алюминия соотношение Al: H2O =1:4-7 масс.ч., для получения альфа-оксида алюминия соотношение А 1: H?O =1:3-5 масс.ч.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) by changing the ratio of AhHjO in the suspension, moreover, to obtain a bayerite form of hydroxide, the ratio Al: HgO = 1: 7-14 mass parts, to obtain a boehmite form of hydroxide, the ratio Al: H? O = 1: 5-12 mass parts, for preparing a mixture bayeritnoy hydroxide and boehmite forms ratio Al: H 2 θ = l: 5- \ 4 phr, for the ratio of gamma alumina Al: H 2 O = 1: 4-8 parts by weight, to obtain theta alumina ratio Al: H 2 O = 1: 4-7 parts by weight, to obtain alpha alumina, the ratio A 1: H? O = 1: 3-5 parts by weight
Сущность предлагаемого устройства для получения гидроксидов или оксидов алюминия и водорода заключается в том, что оно содержит источник суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия с водой со смесителем, реактор, конденсатор, приемное устройство, регулируемый клапан отвода смеси паров воды и водорода, регулируемый клапан отвода гидроксидов или оксидов алюминия, датчик температуры в реакторе, датчик давления на входе подачи суспензии в реактор, датчик давления на выходе парогазовой смеси, и датчик давления перед входом парогазовой смеси в конденсатор. (Далее следуют отличительные признаки предлагаемого устройства), Кроме того, оно содержит регулируемое средство подачи суспензии в реактор и управляющий контроллер с входом и выходом, причем источник суспензии содержит регулируемое средство подачи воды и регулируемое средство подачи порошка алюминия, вход контроллера соединен с датчиком температуры в реакторе и указанными датчиками давления, а выход контроллера соединен с источником суспензии, регулируемым средством подачи суспензии мелкодисперсного порошка алюминия с водой в реактор, регулируемым клапаном отвода смеси паров воды и водорода и регулируемым клапаном отвода гидроксидов или оксидов алюминия.The essence of the proposed device for producing hydroxides or oxides of aluminum and hydrogen is that it contains a source of suspension of fine powdered aluminum with water with a mixer, a reactor, a condenser, a receiving device, an adjustable valve to remove a mixture of water vapor and hydrogen, an adjustable valve to remove hydroxides or oxides aluminum, a temperature sensor in the reactor, a pressure sensor at the inlet of the slurry supply to the reactor, a pressure sensor at the outlet of the gas-vapor mixture, and a pressure sensor in front of the steam inlet call mixture into the capacitor. (The following are the distinguishing features of the proposed device), In addition, it contains an adjustable means of supplying a suspension to the reactor and a control controller with input and output, the source of the suspension containing an adjustable means of supplying water and an adjustable means of supplying aluminum powder, the input of the controller is connected to a temperature sensor in the reactor and the indicated pressure sensors, and the controller output is connected to a suspension source controlled by a means for supplying a suspension of finely divided aluminum powder with water into the reactor OP, an adjustable valve for discharging a mixture of water vapor and hydrogen and an adjustable valve for removing hydroxides or aluminum oxides.
Кроме того, предлагается устройство, в котором регулируемое средство подачи суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия в воде содержит насос высокого давления и регулируемый клапан.In addition, a device is provided in which an adjustable means for supplying a suspension of finely divided aluminum powder in water comprises a high pressure pump and an adjustable valve.
Кроме того, предлагается устройство, в котором регулируемое средство подачи суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия в воде содержит регулируемый насос высокого давления.In addition, a device is provided in which an adjustable means for supplying a suspension of finely divided aluminum powder in water comprises an adjustable high pressure pump.
Контроллер может являться частью автоматической системы контроля и управления процессом и связан с машиной верхнего уровня интерфейсом.The controller can be part of an automatic process control and management system and is connected to the top-level machine by an interface.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Предлагаемые способ и устройство для его реализации поясняются следующими фигурами:SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The proposed method and device for its implementation are illustrated by the following figures:
На фиг. 1 показана блок-схема устройства.In FIG. 1 shows a block diagram of a device.
На фиг. 2 показана функциональная схема контроллера.In FIG. 2 shows a functional diagram of the controller.
На фиг. 3 показана функциональная схема машины верхнего уровня.In FIG. 3 shows a functional diagram of a top-level machine.
Перечень принятых обозначенийList of accepted designations
1. Регулируемый источник суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия с водой,1. An adjustable source of a suspension of fine powdered aluminum with water,
2. регулируемое средство подачи порошка алюминия,2. Adjustable aluminum powder feed means,
3. регулируемое средство подачи воды,3. adjustable water supply
4. регулируемое средство подачи указанной суспензии в реактор,4. adjustable means for supplying the specified suspension in the reactor,
5. насос высокого давления,5. high pressure pump,
6. клапан,6. valve
7. контроллер,7. controller
8. реактор,8. reactor
9. конденсатор,9. capacitor
10. приемное устройство,10. receiving device
11. датчик давления на входе подачи суспензии в реактор,11. a pressure sensor at the inlet of the suspension to the reactor,
12. датчик давления на выходе парогазовой смеси,12. a pressure sensor at the outlet of the vapor-gas mixture,
13. датчик давления перед входом парогазовой смеси в конденсатор,13. a pressure sensor in front of the input of the gas mixture into the condenser,
14. регулируемый клапан отвода смеси паров воды и водорода,14. An adjustable valve for removing a mixture of water vapor and hydrogen,
15. регулируемый клапан отвода гидроксидов или оксидов алюминия,15. adjustable valve for the removal of hydroxides or aluminum oxides,
16. датчик температуры внутри реактора,16. temperature sensor inside the reactor,
17. датчик температуры на кожухе реактора ,17. temperature sensor on the reactor shell,
18. вход контроллера18. controller input
19. выход контроллера,19. controller output,
20. смеситель,20. mixer
21. автоматическая система контроля и управления (АСКУ),21. automatic control and management system (ASKU),
22. машина верхнего уровня (МВУ),22. top-level machine (MVU),
23. модули ввода дискретных сигналов,23. discrete signal input modules,
24. модули ввода аналоговых сигналов,24. analog input modules,
25. модули вывода дискретных сигналов,25. discrete signal output modules,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 26. модули вывода аналоговых сигналов,SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 26. analog output modules,
27. процессорный модуль контроллера ,27. processor module of the controller,
28. сетевой адаптер контроллера,28. controller network adapter,
29. сетевой адаптер МВУ,29. network adapter MVU,
30. процессорный модуль МВУ,30. processor module MVU,
31. программный модуль управления процессом,31. process control software module,
32. база данных исходных параметров,32. database of initial parameters,
33. программный модуль редактирования базы данных исходных параметров.33. software module for editing the database of source parameters.
В блок-схеме устройства на фиг. 1 показана установка, включающая источник суспензии мелкодисперсного порошкообразного алюминия с водой 1, реактор 8, приемник (отстойник для суспензии) 10, конденсатор 9, регулируемое средство подачи указанной суспензии в реактор 4, контроллер управления 7. Источник суспензии 1 содержит регулируемое средство подачи порошка алюминия 2, представляющее из себя шнековое устройство с регулируемым приводом; регулируемое средство подачи воды 3 - регулятор расхода фирмы Вrопkhоrst Нi-Тесh B.V., Порошок алюминия и вода направляются в смеситель 20 - сосуд, изготовленный из нержавеющей стали и снабженный перемешивающим устройством. Источник смеси 1 соединен с регулируемым средством^ подачи суспензии в реактор 4, который содержит насос высокого давления мембранного типа фирмы URACA 5 и клапан 6 фирмы ЛГ Автоматика. Суспензия порошка алюминия с водой подается в реактор 8, представляющий собой аппарат, работающий под высоким давлением, снабженный форсункой, обеспечивающей распыление суспензии порошкообразного алюминия в воде до диаметра капель не более 100 мкм. Реактор снабжен внутренним датчиком температуры 16, на кожухе реактора установлен датчик температуры 17, на входе подачи суспензии подключен датчик давления 11, на выходе парогазовой смеси подключен датчик давления 12. Из верхней части реактора смесь паров воды и водорода выводится через регулируемый клапан 14 в конденсатор 9, где происходит отделение паров воды от водорода. Перед входом в конденсатор установлен датчик давления 13. Из нижней части реактора через регулируемый клапан 15 в сборник 10 выводятся гидроксиды и оксиды алюминия. Регулируемые клапаны 14, 15 фирмы ЛГ Автоматика. Для измерения давлений и температур применяются датчики фирмы Метран. Контроллер 7In the block diagram of the device of FIG. 1 shows an installation comprising a source of a suspension of finely divided aluminum powder with water 1, a reactor 8, a receiver (suspension settler) 10, a condenser 9, an adjustable means for supplying the specified suspension to the reactor 4, a control controller 7. The source of the suspension 1 contains an adjustable means for feeding aluminum powder 2, which is a screw device with an adjustable drive; adjustable means of water supply 3 - a flow regulator of the company Вrkhophorst Hi-Tech BV, Aluminum powder and water are sent to the mixer 20 - a vessel made of stainless steel and equipped with a mixing device. Source mixture 1 is connected with adjustable means ^ slurry feed to reactor 4, which comprises a high pressure membrane type pump company URACA 5 and valve 6 firm LH Automation. The suspension of aluminum powder with water is fed into the reactor 8, which is a high-pressure apparatus equipped with a nozzle that atomizes a suspension of powdered aluminum in water to a droplet diameter of not more than 100 μm. The reactor is equipped with an internal temperature sensor 16, a temperature sensor 17 is installed on the reactor shell, a pressure sensor 11 is connected at the inlet of the suspension supply, a pressure sensor 12 is connected at the outlet of the gas-vapor mixture 12. From the upper part of the reactor, the mixture of water and hydrogen vapors is discharged through an adjustable valve 14 to the condenser 9 where the separation of water vapor from hydrogen takes place. A pressure sensor 13 is installed in front of the condenser entrance. Hydroxides and aluminum oxides are discharged from the lower part of the reactor through an adjustable valve 15 to the collection 10. Adjustable valves 14, 15 manufactured by LG Automation. Metran sensors are used to measure pressures and temperatures. Controller 7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) имеет вход управления 18 и выход управления 19, кроме того, он соединен с компьютером (в дальнейшем - машиной) верхнего уровня, на фиг. 1 не показанной.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) has a control input 18 and a control output 19, in addition, it is connected to a upper level computer (hereinafter referred to as a machine), in FIG. 1 not shown.
На фиг. 2 показана функциональная схема контроллера 7. Процессорный модуль контроллера 27 соединен с модулями ввода дискретных сигналов 23 и модулями ввода аналоговых сигналов 24, которые, в свою очередь, соединены с входом управления контроллера 18. Кроме того, процессорный модуль контроллера 27 соединен с модулями вывода дискретных сигналов 25 и модулями вывода аналоговых сигналов 26, которые, в свою очередь, соединены с выходом управления контроллера 19. Кроме того, процессорный модуль контроллера 27 соединен через сетевые адаптеры 28 и 29 с компьютером МВУ 22 (см. фиг. 2 и 3). Контроллер 7, например, типа CM 1820M KП2.14 обеспечивает ввод 128 дискретных сигналов типа «cyxoй кoнтaкт» с питанием этих контактов от внутреннего (12 В) источника питания, вывод 64 дискретных сигналов через нормально разомкнутые контакты реле 10 А, 220 В переменного тока 50 Гц, ввод 64 аналоговых сигналов 4÷20 мА и 4 сигналов аналогового вывода 4÷20 мА. Ввод дискретных сигналов осуществляется 4 модулями 23 дискретного ввода - MДB4.3 (по 32 канала на каждый модуль) и 8 модулями кроссовыми дискретного ввода/вывода MKДB/B1.1 (по 16 каналов на каждый модуль), вывод дискретных сигналов осуществляется 2 модулями 25 дискретного вывода MДBывЗ.4 и 4 модулями кроссовыми релейными МКРЗ.l, ввод/вывод аналоговых сигналов обеспечивается 4 модулями 26 MABl.8 и 4 модулями кроссовыми аналогового ввода MKAB2.7. Модуль процессора 27 МПЗ.l имеет интегрированный канал RS232/485 22 для обеспечения связи с машиной 22 верхнего уровня на скорости до 115200 бит/сек.In FIG. 2 shows a functional diagram of controller 7. The processor module of controller 27 is connected to input modules of discrete signals 23 and input modules of analog signals 24, which, in turn, are connected to the control input of controller 18. In addition, the processor module of controller 27 is connected to output modules of discrete signals 25 and output modules of analog signals 26, which, in turn, are connected to the control output of the controller 19. In addition, the processor module of the controller 27 is connected via network adapters 28 and 29 to the computer M WU 22 (see. Fig. 2 and 3). Controller 7, for example, type CM 1820M KP2.14 provides the input of 128 discrete signals of the “contact contact” type with the power of these contacts from an internal (12 V) power source, the output of 64 discrete signals via normally open relay contacts 10 A, 220 V AC 50 Hz, input of 64 analog 4 ÷ 20 mA signals and 4 analog output signals 4 ÷ 20 mA. Discrete signals are inputted by 4 discrete input modules 23 - MDB4.3 (32 channels per module) and 8 MKDB / B1.1 discrete I / O cross modules (16 channels per module), discrete signals are output by 2 modules 25 discrete output MDByw.4 and 4 modules cross relay MKRZ.l, input / output of analog signals is provided by 4 modules 26 MABl.8 and 4 modules cross analog input MKAB2.7. The processor module 27 MPZ.l has an integrated channel RS232 / 485 22 to provide communication with the machine 22 of the upper level at speeds up to 115200 bps.
На фиг. 3 показана функциональная схема машины верхнего уровня 22. Процессорный модуль 30 МВУ соединен через сетевой адаптер 29 МВУ с контроллером 7. Кроме того, модуль 30 соединен с программным модулем управления процессом 31, который, в свою очередь, соединен с базой данных исходных параметров 32. База данных исходных параметров 32 соединена также с программным модулем редактирования базы данных исходных параметров 33.In FIG. 3 shows a functional diagram of the machine of the upper level 22. The processor module 30 of the MVU is connected via the network adapter 29 of the MVU to the controller 7. In addition, the module 30 is connected to the software module for process control 31, which, in turn, is connected to the database of initial parameters 32. The source data database 32 is also connected to the software module for editing the source parameters database 33.
Реализация способаThe implementation of the method
Для того, чтобы происходило активное взаимодействие порошкообразного металлического алюминия с водой по реакцииIn order for the active interaction of powdered aluminum metal with water by reaction
2A1+4H20=2AЮOH+ЗH2 (гaз)+β (ккал),2A1 + 4H 2 0 = 2AUOH + ЗH 2 (gas) + β (kcal),
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) необходимо обеспечить тонкое распыление суспензии порошка алюминия с водой в реактор, в котором имеются вода и ее пары при температуре 250 - 400 С и давлением 10 - 20 Мпа, причем соотношение подаваемой в реактор суспензии к воде и ее парам, находящимся в реакторе должно составлять 1:50-100 масс.ч. При этом размер капель впрыскиваемой суспензии должен быть не более 100 мкм.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) it is necessary to provide fine atomization of a suspension of aluminum powder with water into a reactor in which water and its vapors are present at a temperature of 250 - 400 C and a pressure of 10 - 20 MPa, and the ratio of the suspension fed to the reactor to water and its vapors in the reactor should be 1 : 50-100 parts by weight In this case, the size of the droplets of the injected suspension should be no more than 100 microns.
При реализации способа в реактор 8 предварительно подается вода, производится его нагрев для создания насыщенных водяных паров до температуры 250 - 400 С и давления 10 - 20 Мпа. При достижении этих значений указанных параметров из источника 1 приготовления суспензии с помощью регулируемого средства подачи 4 суспензию мелкодисперсного порошка алюминия с заданным -расходом и соотношением Al и H2O подают в реактор 8.When implementing the method, water is preliminarily supplied to reactor 8, it is heated to create saturated water vapor to a temperature of 250 - 400 C and a pressure of 10 - 20 MPa. Upon reaching these values of the specified parameters from the source 1 of the preparation of the suspension using an adjustable feeding means 4, the suspension of finely dispersed aluminum powder with a given α-consumption and the ratio of Al and H 2 O is fed into the reactor 8.
Образующиеся продукты непрерывно выводят из реактора. Водород в составе парогаза (около 25 мac.% водорода и около 75 мac.% воды) и гидроксиды (оксиды) алюминия в виде водной суспензии (25-35 мac.% гидроксидов (оксидов), отводятся из реактора на стадию разделения.The resulting products are continuously withdrawn from the reactor. Hydrogen in the composition of combined-cycle gas (about 25 wt.% Hydrogen and about 75 wt.% Water) and aluminum hydroxides (oxides) in the form of an aqueous suspension (25-35 wt.% Hydroxides (oxides) are removed from the reactor to the separation stage.
Управление процессом работы установки производится следующим образом:Management of the installation process is as follows:
В АСКУ 21 вводятся задаваемые значения массового расхода получаемых гидроксидов и водорода, соотношение Al и H2O в суспензии, определяющее вид получаемых гидроксидов, расчетные значения давления и температуры в реакторе. Контроллер 7 выдает соответствующие сигналы управления на средства 2 и 3 подачи порошка алюминия и дистиллированной воды, задавая их номинальные расходы. В зависимости от задаваемых значений массового расхода в единицу времени получаемых гидроксидов и водорода подаются управляющие сигналы на регулируемые клапаны 14, 15, установленные на соответствующих магистралях, определяя их проходное сечение, управляющие сигналы на средство подачи суспензии 4 в реактор (насос и регулируемый клапан ).Haличиe двух регулируемых элементов объясняется тем, что большие расходы суспензии точнее устанавливаются регулировкой производительности насоса 5, а небольшие регулируемым клапаном 6. В стационарном режиме процесса окисления алюминия в реакторе давление в нем определяется суммой парциальных давлений насыщенного водяного пара Pн o и выделяющегося в результате реакции водорода: P = Pн# + PH1 0)ASKU 21 introduces the set mass flow rates of the obtained hydroxides and hydrogen, the ratio of Al and H 2 O in the suspension, which determines the type of hydroxides produced, and the calculated values of pressure and temperature in the reactor. The controller 7 provides the appropriate control signals to the means 2 and 3 of the supply of aluminum powder and distilled water, setting their nominal costs. Depending on the set values of the mass flow rate per unit time of the obtained hydroxides and hydrogen, control signals are supplied to the adjustable valves 14, 15 installed on the corresponding lines, determining their cross-section, control signals to the means for supplying the suspension 4 to the reactor (pump and adjustable valve). The presence of two adjustable elements is explained by the fact that the large flow rates of the suspension are more accurately set by adjusting the capacity of the pump 5, and the small ones by the adjustable valve 6. In stationary mode e of the process of oxidation of aluminum in the reactor, the pressure in it is determined by the sum of the partial pressures of saturated water vapor P n o and hydrogen released as a result of the reaction: P = Pн # + PH 1 0)
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) для температуры в реакторе Tp , (по показаниям датчика 16) PHгQ определяется из табличных значений величин давления насыщенных паров воды от температуры.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) for the temperature in the reactor T p , (according to the readings of the sensor 16) P HgQ is determined from the tabular values of the pressure of saturated water vapor from the temperature.
Парциальное давление водорода Pн определяется из уравнения Клайriерона-The partial pressure of hydrogen P n is determined from the equation
Менделеева, которое справедливо в данных условиях : mн -масса выделившегося водорода в единицу времени, μHi - молярная масса,Mendeleev, which is true in these conditions: m n is the mass of hydrogen released per unit time, μ Hi is the molar mass,
R — универсальная газовая постоянная (8,317- дж/мольтрад), T1, - температура в реакторе, Vaι - свободный объем реактора.R is the universal gas constant (8.317-J / moltrad), T 1 , is the temperature in the reactor, V aι is the free volume of the reactor.
Свободный объем реактора Vm - это часть геометрического объема реактора Vp , за вычетом объема, который занимает первоначально залитая в него вода (с поправкой на расширение при заданной температуре) V11 oιr и объема суспензии порошка алюминия с водой, поступившей в реактор до начала стационарного режима выделения водорода Vcyaι The free volume of the reactor V m is a part of the geometric volume of the reactor Vp, minus the volume that the water initially filled in (adjusted for expansion at a given temperature) V 11 oιr and the volume of suspension of aluminum powder with water that entered the reactor before stationary mode of hydrogen evolution V cyaι
Vcll = Vp - Vth0ITr - Vcycп (3)V cll = V p - V th0ITr - V cycп (3)
По реакции взаимодействия алюминия с водой Iг.моль Al дает 1,5 г.моля H2 , т.е. при полном окислении 9г Al дают Ir H2.According to the reaction between aluminum and water, Igmol Al gives 1.5 gmol H 2 , i.e. when completely oxidized, 9 g of Al gives Ir H 2 .
Тогда уравнение (2) приобретает следующий вид:Then equation (2) takes the following form:
/> ffi = 0,55 L (4) , где:/ > ffi = 0.55 L (4), where:
mAl - масса алюминия, поступающего в реактор в единицу времени Таким образом, в стационарном режимеm Al is the mass of aluminum entering the reactor per unit time. Thus, in a stationary mode
P = PHг() + 0,55- ^f^ (5)P = P Hr () + 0.55- ^ f ^ (5)
В программу управления контроллером вносятся расчетные значения: x T ш) * 1P H2OI T1,,,, ' V ' сι: • The calculated values are entered in the controller management program: x T w) * 1 PH 2 OI T 1 ,,,, 'V' сι: •
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Таким образом, регулировку давления в реакторе 8, а, следовательно, количество выводимого водорода можно производить изменением массы подаваемого в реактор алюминия.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Thus, the pressure in the reactor 8, and therefore the amount of hydrogen removed, can be adjusted by changing the mass of aluminum supplied to the reactor.
Контроллер сравнивает показания датчика давления P 12 с выбранным оптимальным значением P и, в случае отклонения этих значений, вырабатывает по формуле (5) сигналы управления на средство подачи алюминия, регулируя массу подаваемого в реактор алюминия.The controller compares the readings of the pressure sensor P 12 with the selected optimal value of P and, in the case of deviation of these values, generates control signals for the aluminum feed means according to formula (5), adjusting the mass of aluminum supplied to the reactor.
Датчик температуры на кожухе реактора 17 служит для предотвращения аварийных ситуаций, связанных с перегревом реактора.The temperature sensor on the reactor shell 17 serves to prevent accidents associated with overheating of the reactor.
. При необходимости получения продуктов высокой чистоты используется очищенная вода, например, дистиллированная, однако способ позволяет использовать и обычную воду.. If it is necessary to obtain products of high purity, purified water is used, for example, distilled, but the method also allows the use of ordinary water.
Таблица 1.Table 1.
Результаты экспериментальных исследований режимов получения гидроксидов и оксидов алюминияThe results of experimental studies of the modes of production of hydroxides and aluminum oxides
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Полученный способ характеризуется безотходностью, технологичностью и высокой производительностью, а также экологической безопасностью. Установка создана, в основном, на базе имеющихся в продаже элементов, специально изготовлен корпус реактора с необходимыми магистралями ввода и вывода обрабатываемых продуктов. Кроме того, было разработано соответствующее матобеспечение АСКУ.The resulting method is characterized by non-waste, manufacturability and high productivity, as well as environmental safety. The installation was created mainly on the basis of commercially available elements; the reactor vessel with the necessary input and output lines of the processed products was specially manufactured. In addition, the corresponding software for automated control systems was developed.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005121562 | 2005-07-11 | ||
| RU2005121562/15A RU2278077C1 (en) | 2005-07-11 | 2005-07-11 | Method of production of hydrogen and aluminum oxides or hydroxides and the device for the method realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2007008115A1 true WO2007008115A1 (en) | 2007-01-18 |
| WO2007008115A8 WO2007008115A8 (en) | 2007-08-16 |
Family
ID=36714118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2006/000353 Ceased WO2007008115A1 (en) | 2005-07-11 | 2006-07-06 | Method and device for producing hydroxides or aluminium and hydrogen oxides |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2278077C1 (en) |
| WO (1) | WO2007008115A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103494918A (en) * | 2013-10-11 | 2014-01-08 | 哈尔滨欧替药业有限公司 | Ginseng and astragalus yang-warming vaginal dilation suppository as well as preparation method and detection method thereof |
| CN104291268A (en) * | 2014-05-26 | 2015-01-21 | 上海东科凯乔能源科技有限公司 | Method for preparing hydrogen production material modified aluminum powder through wet chemical technology |
| CN104787794A (en) * | 2015-03-26 | 2015-07-22 | 昆明理工大学 | Self-suction hydrolysis reaction device for preparing high-purity aluminum oxide and application |
| CN112624167A (en) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 中氢能源科技发展(内蒙古)有限公司 | Preparation method of pseudo-boehmite |
| WO2023178430A1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | Gh Power Inc. | Hydrogen reactor system for continuously producing hydrogen and alumina with pressure and temperature regulation and control |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2342470C2 (en) * | 2007-01-30 | 2008-12-27 | Игорь Николаевич Могилевский | Method of obtaining hydrogen and products of oxidation of aluminium and device to this end |
| RU2363659C1 (en) * | 2007-12-18 | 2009-08-10 | Александр Валентинович Берш | Method for boehmite and hydrogen preparation |
| RU2519450C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Method of obtaining high purity corundum |
| RU173853U1 (en) * | 2016-10-28 | 2017-09-14 | Общество с ограниченной ответственностью "Технологии алюмоэнергетики" (ООО "Технологии алюмоэнергетики") | HIGH PURITY ALUMINUM OXIDES PLANT |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4543246A (en) * | 1984-10-04 | 1985-09-24 | Houser Clifford F | Hydrogen generator |
| SU1623946A1 (en) * | 1986-05-13 | 1991-01-30 | С А Юрченко А С Можин и Р Ф.Прозпрова | Hydrogen production plant |
| US20030118505A1 (en) * | 2000-07-20 | 2003-06-26 | Andersen Erling Reidar | Energy production method and apparatus |
| RU2223221C1 (en) * | 2003-02-11 | 2004-02-10 | Закрытое акционерное общество "Фирма Риком СПб" | Aluminum oxides/hydroxides and hydrogen manufacture method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4636572B2 (en) * | 2000-09-27 | 2011-02-23 | 株式会社ダイヘン | Aluminum spraying device and zinc aluminum spraying device |
| RU2258669C2 (en) * | 2003-06-24 | 2005-08-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Hydrogen generator and method of operation of such generator |
-
2005
- 2005-07-11 RU RU2005121562/15A patent/RU2278077C1/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-07-06 WO PCT/RU2006/000353 patent/WO2007008115A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4543246A (en) * | 1984-10-04 | 1985-09-24 | Houser Clifford F | Hydrogen generator |
| SU1623946A1 (en) * | 1986-05-13 | 1991-01-30 | С А Юрченко А С Можин и Р Ф.Прозпрова | Hydrogen production plant |
| US20030118505A1 (en) * | 2000-07-20 | 2003-06-26 | Andersen Erling Reidar | Energy production method and apparatus |
| RU2223221C1 (en) * | 2003-02-11 | 2004-02-10 | Закрытое акционерное общество "Фирма Риком СПб" | Aluminum oxides/hydroxides and hydrogen manufacture method |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103494918A (en) * | 2013-10-11 | 2014-01-08 | 哈尔滨欧替药业有限公司 | Ginseng and astragalus yang-warming vaginal dilation suppository as well as preparation method and detection method thereof |
| CN104291268A (en) * | 2014-05-26 | 2015-01-21 | 上海东科凯乔能源科技有限公司 | Method for preparing hydrogen production material modified aluminum powder through wet chemical technology |
| CN104787794A (en) * | 2015-03-26 | 2015-07-22 | 昆明理工大学 | Self-suction hydrolysis reaction device for preparing high-purity aluminum oxide and application |
| CN112624167A (en) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 中氢能源科技发展(内蒙古)有限公司 | Preparation method of pseudo-boehmite |
| CN112624167B (en) * | 2020-12-21 | 2023-02-21 | 中氢能源科技发展(内蒙古)有限公司 | Preparation method of pseudo-boehmite |
| WO2023178430A1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | Gh Power Inc. | Hydrogen reactor system for continuously producing hydrogen and alumina with pressure and temperature regulation and control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007008115A8 (en) | 2007-08-16 |
| RU2278077C1 (en) | 2006-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1155738B1 (en) | Retrofit reactor including gas/liquid ejector and monolith catalyst | |
| GB831979A (en) | Method and apparatus for controlling catalytic processes | |
| WO2007008115A1 (en) | Method and device for producing hydroxides or aluminium and hydrogen oxides | |
| US2941867A (en) | Reduction of metal halides | |
| CA2081920C (en) | Liquid carbon dioxide injection in exothermic chemical reactions | |
| JP4932740B2 (en) | Control method for hydrotreating | |
| JPH0678164B2 (en) | Manufacturing method of boehmite alumina | |
| KR20000011477A (en) | Chemical generator with controlled mixing and concentration feedback and adjustment | |
| EP0147167A2 (en) | Continuous process for neutralization of aluminate solution to form gels and appartatus therefor | |
| KR100648848B1 (en) | Process for carrying out vinylations of carboxylic acids by means of catalytic multiphase reactions | |
| US2964511A (en) | Control of catalytic processes | |
| WO2021040509A1 (en) | Method for sequestering carbon | |
| EP0844020B1 (en) | Method for spraying material particles in continous hydrothermal reaction and apparatus therefor | |
| RU2363659C1 (en) | Method for boehmite and hydrogen preparation | |
| US20150321038A1 (en) | Methods and equipment for hydrothermal processing and disposal of highly toxic substances, waste and metal powders | |
| TWI585038B (en) | Hydrogen production method and hydrogen production apparatus | |
| WO2004071950A1 (en) | Method for producing hydroxides or aluminium oxides and hydrogen and device for carrying out said method | |
| JPH08268921A (en) | Executing mathod for vapor-liquid reaction | |
| JPS6244531B2 (en) | ||
| RU2350563C2 (en) | Aluminium and hydrogen production plant | |
| JPH0680611A (en) | Production of carboxylic acid ester | |
| JP2023512219A (en) | Spray pyrolysis system and method for producing mixed metal oxide compositions | |
| US2695217A (en) | Purification of hydrogen peroxide | |
| EP2960228A1 (en) | Method for producing methacrylic acid ester | |
| US3925256A (en) | Method of sol manufacture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 06769571 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |