книги из ГПНТБ / Иоффе, Вениамин Борисович. Основы производства водорода

24-5—3

!4 iu . П У Б Л И Ч К м Я

■*'H0 - i r.ArfИЧЕСКАЯ

ЙИг ЯИОТЕНА CCCI*

В книги рассматриваются различные методы производства и очистки водорода и синтез-газа и указываются основные области применения водорода

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время водород находит широкое и все возрастаю­ щее применение во многих областях промышленности. Особенно велики масштабы потребления водорода в химической и нефтяной промышленности. Контрольными цифрами плана развития на­ родного хозяйства СССР на 1959—1965 гг., утвержденными XXI съездом КПСС, предусмотрен дальнейший быстрый подъем. хи­ мической и нефтяной промышленности. Так, объем химической продукции должен возрасти за семилетие примерно втрое. В част­ ности, должны быть сооружены новые азотно-туковые заводы, на которых водород, как известно, используется для получения синтетического аммиака и азотных удобрений. Значительно уве­ личиваются мощности установок по переработке нефти, в том числе установок по облагораживанию и очистке нефтепродуктов с по­ мощью водорода.

В связи с тем, что стоимости водорода оказывает существенное влияние на экономичность процессов, связанных с применением этого газа, большое значение приобретает проблема «дешевого» водорода. В предстоящем семилетии производство водорода должно развиваться преимущественно по линии использования дешевого углеводородного сырья: природных и попутных газов, газов нефтепереработки и нефтяных остатков. В ряде случаев в качестве водорода могут быть использованы отходящие газы других производств.

Очевидно, что ознакомление с современными способами полу­ чения водорода, знание условий эффективности и безопасности его производства представляет собой важную практическую задачу. Между тем в литературе, посвященной производству водорода, иаб- ,'людается большой пробел. Вышедшая в 1921 г. и переведенная на русский язык в 1930 г. монография Тэйлора «Industrial Hydro­ gen» явно устарела. Не отвечают современному состоянию про­ изводства водорода и ряд других книг Но данному вопросу, из­ данных до второй мировой войны. Книги и монографии, спе­ циально посвященные вопросам производства водорода, в после­

военные годы не издавались.

Отдельные описания процессов получения водорода можно

,зстретить в руководствах по химии и технологии связанного азота

гискусственного жидкого топлива, в курсах общей химической

4 IIредислоеие

технологии, а также в технических энциклопедиях и справоч­ никах. Однако данные, приведенные в этих книгах, требуют обновления и дополнений, тем более, что за последние годы раз­ работаны и внедрены новые способы производства водорода, не получившие отражения в упомянутой литературе.

Таким образом, назрела необходимость в выпуске руководства, в котором были бы собраны основные данные по важнейшим современным способам производства водорода и обобщен весь материал по указанному вопросу.

Автор далек от мысли, что ему удалось с достаточной полно­ той отразить все вопросы, связанные с состоянием производства водорода, однако надеется, что предлагаемая, книга окажется полезной многим работникам промышленности.

Содержание книги ограничивается рассмотрением вопросов, касающихся о б ы ч н о г о водорода. Освещение вопросов, свя­ занных с получением и применением изотопов водорода, не вхо­ дило в задачу автора.

Часть материалов для книги почерпнута автором из проектов водородных установок и установок по очистке газов, разработан­ ных в основном в ГИАПе (Государственный институт азотной промышленности) и Ленгипрогазе. В процессе работы над руко­ писью были использованы также статьи по вопросам производства водорода и очистки газов, опубликованные за последние годы в отечественной (в частности, в Трудах ГИАП) и зарубежной пери­ одической литературе.

Автор считает своим долгом отметить большую работу сот­ рудников ГИАПа А. Г. Лейбуш, М. А. Шполянского, Б. П. Кор­ нилова, Е. Я. Мельникова, Я. Д. Зельвенского, Ф. П. Иванов­ ского и других в области разработки технологии конверсии углеводородных газов и ядра методов очистки газа.

Автор выражает признательность инженерам Л. С. Заглодину, К. А. Колющенко и кандидату химических наук В. П. Теодоро­ вичу за ценные указания, данные по отдельным главам рукописи.

В связи с большим кругом вопросов, подлежащих рассмотре­ нию в настоящей книге, автор не исключает наличия в ней отдель­ ных неточностей. Все замечания и пожелания просим сообщить по адресу: Ленинград, Невский проспект, 28, Гостоптехиздат.

Глина 1

шем будут рассматриваться только свойства и методы получения обычного водорода.

Обычный водород известен в основном в следующих модифи­ кациях.

L Двухатомный водород или Н>, представляющий собой нормальное состояние газа.

2. Одноатомный (атомарный) водород и л и II. Атомарный водород электрически нейтрален и очень активен.

Кроме электрически нейтральных атомов водорода, существуют атомы, имеющие электрический заряд. Положительно заряжен­

ный атом водорода Н ' — протон, или ион водорода — отличается по свойствам от электрически нейтрального атомарного водорода.

Свойства Н г зависят от нахождения его в газовой или жидкой средах.

Доказано также существование атома водорода, заряженного

отрицательно — Н~. Он образуется при прохождении электри­ ческого разряда через атмосферу газообразного водорода или водяного пара [2].

Обычный двухатомный водород является смесью двух аллотро­ пических форм — ортоводорода и параводорода. Наличие указан­ ных аллотропических форм находится в связи с тем, что у молекул

При температурах выше 0° С обычный водород состоит примерно из 75% ортоводорода и 25% параводорода. В условиях низких температур соотношение между орто- и параводородом изменяется в пользу второго.

§ 2. Физические и термодинамические свойства обычного водорода

Общие данные

Газообразный водород — самое легкое вещество. Литр во­ дорода при 0° С и 760 мм рт. ст. весит 0,0899 г. Плотность его но отношению к воздуху составляет 0,0695. Таким образом, водород легче воздуха в 14,38 раз. Мрлекулярный вес водорода равен 2,016, а молярный объем при 0° и 760 мм рт. ст, составляет

22,43 нл/г-молъ.

Термодинамические свойства и константы

Основные термодинамические свойства и константы водорода приведены в табл. 1.