ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение параводорода из "Получение жидкого водорода" Орто-пара-конверсия водорода оказывает существенное влияние на работу ожижительной установки. Известно, что нормальный водород состоит из смеси двух модификаций ортоводорода (о-Нг) и параводорода (п-Нг), отличающихся ядерными спинами. [c.61] В зависимости от температуры константа равновесия для этой реакции изменяется от 7С=3,0 (при Т = 300°К) до /С 0 (при Г 20 К) [93]. Изменение температуры от 300 до 20 °К влечет за собой, таким образом, самопроизвольную орто-пара-конверсию, в результате которой наступает новое равновесное состояние смеси, соответствующее данной температуре. [c.61] При нормальных условиях в водороде содержится 75% орто-модификации и 25% пара-модификации при низких температурах равновесие нарушается, и устойчивая форма жидкого водорода при 20,4 °К соответствует почти чистому параводороду с концентрацией его 99,8%. [c.61] При конверсии, протекающей без катализатора, тепло выделяется со скоростью, достаточной для испарения до 1 % жидкости в час. В результате за первые сутки хранения ожнженного нормального водорода испаряется около 18% жидкости, а через четверо суток остается менее 60% ее первоначального количества [1, 24]. [c.62] На рис. 20 и 21 приведены кривые изменения концентрации ортоводорода и выделяющейся теплоты конверсии при орто-пара-превращении в зависимости.от времени. [c.62] О/Онач — доля испарившегося водорода. [c.63] Соотношение орто- и пара-модификаций для водорода, полученное при низких температурах, устойчиво и при повышении температуры сохраняется длительное время. Восстановить равновесие можно нагреванием газа до 700—800 °С (для ускорения достижения равновесия можно применить катализаторы — платину, никель, вольфрам) [27]. [c.64] Орто-пара-конверсия проводится в специальном реакторе, который включается в систему ожижителя. Обычно реактор помешают в сборнике жидкого водорода ожижителя теплота конверсии поглощается жидким водородом, окружающим реактор. [c.64] Орто-пара-конверсию выгодно проводить в две ступени на первой ступени конверсии, осуществляемой при температурах жидкого воздуха или азота, образуется до 50% параводорода, на второй ступени, проводимой при температуре жидкого водорода, достигается почти полное превращение ортоводорода в параводород [94]. [c.64] Теплота конверсии в первой ступени поглощается жидким воздухом или азотом. Реакция орто-пара-кон-версии при низких температурах протекает не через разрыв молекул водорода на атомы, а путем переориентации ядерных спинов в пределах одной молекулы. [c.64] Оптимальными считают катализаторы в виде гидроокисей, содержащих ионы Сг , Мп , Ре , Со и [95]. [c.64] Могут применяться хромоникелевый катализатор и активированный уголь последний — активный катализатор при температурах, превышающих температуры кипения азота [1, 6, 22, 24], а также катализатор, содержащий 30—35% СггОз на геле А Оз [96]. В качестве катализаторов испытаны окись никеля на глиноземе [97], сплав серебра с палладием [98], чистый рутений [99]. [c.64] Активность катализаторов характеризуется констан-тами скорости (К) реакции, для ускорения которой они применяются (табл. 7). [c.64] При применении хромоникелевого катализатора константа скорости реакции орто-пара-конверсии при 78 и 22 °К имеет довольно большую величину. Хромоникелевый катализатор доступен, но активация его сложна. Она заключается в подогреве катализатора до 150 °С и продувке через него водорода с объемной скоростью 1500—2000 [100]. Активация катализаторов — гидроокисей осуществляется в реакторе посредством откачки форвакуумным насосом до давления ЫО мм рт. ст. с 24-часовым подогревом до температур 90—100°С (в случае Ре (ОН) 3 —до 135 °С). По окончании подогрева и охлаждении реактора до 20 °С вакуум снимают, впуская в реактор водород [95, 100, 101]. [c.65] Активированный хромоникелевый катализатор пиро-форен, не допускается попадание на него кислорода воздуха при контакте с кислородом он разогревается и необратимо отравляется. [c.65] Попадание воздуха и влаги на активированные гидроокиси также нежелательно, хотя эти катализаторы отравляются лишь частично и обратимо и затем восстанавливаются. [c.65] Катализаторы должны иметь зернистую структуру с размером зерен 0,7—1,0 мм. [c.65] Ср — равновесная концентрация по параводороду при рабочей температуре в реакторе (99,8%) К — константа скорости, см /(моль сек). [c.66] Линии / — норл.альный водород /7 — параводород. [c.66] На рис. 22 показаны схемы включения реакторов в систему ожижения [93], На схемах изображены лишь нижние части ожижителей, начиная с теплообменников холодной зоны. [c.66] Вернуться к основной статье