178654. lajstromszámú szabadalom • Szervetlen anizotróp üreges szálak
29 178654 30 való szelektív elválasztására használható nagy felületű diffúziós cellákat foglalnak magukban. Ilyen cellákat úgy készíthetünk, hogy hidrogén által átjárható fémet tartalmazó, lényegében nem-pórusos tömör réteggel rendelkező, találmány szerinti üreges ,7flak- sokaságát hosszanti irányban köteggé egyesítjük. Az üreges szálakat (vagy összesodrott szálak sokaságát tartalmazó fonalakat) viszonylag rövid rostokra vághatjuk úgy, hogy a készüléken átáramló gáz nyomásesése minimális lesz és nagy diffúziósétartható fenn. Körülbelül 0,2-10 méteres jó eredményeket adnak. A szálakat köteggé foguk össze. A szálvégeket szokásosan lezárjuk. Bármilyen megfelelő fémből készült, viszonylag tömör, alkalmas tartókarmantyút helyezünk a szálköteg köré egyik végénél és olvadt fémet öntünk a szálak és a karmantyú közötti hézagokba. Az olvadt fém eloszlik a szálak külső falai között és a tartókarmantyú belső fala és a kerületen levő szálak külső falai között. Hűtéskor az olvadt fém megszilárdul, ezt követően a köteg egy részét és a karmanyút közvetlenül a megszilárdult fémzár magasságában levő ponton átlósan átvágjuk, mimellett a pórusok könnyen felnyithatók például csiszolással és/vagy más kezeléssel, miközben a szálak egymáshoz és az összetartó karmantyúhoz záródva maradnak. A szálak furatnyílásait érintkezésbe hozzuk egy rozsdamentes acélból vagy más alkalmas anyagból készült és a hidrogén összegyűjtésére szolgáló vezetékkel és a vezetékkel érintkezésben levő szálakat megsokszorozzuk oly módon, hogy a karmantyút valamely kapcsoló eszközzel a vezetékhez szorítjuk. Az S. ábra egy Ids összefogott szálköteg végét mutatja be. A szálak az anizotróp belső hézagtérfogatú falszerkezetet szemléltetik, amely jellemző a találmány szerinti szálakra. A találmány megvalósításánál szükséges lehet vagy nem szükséges az, hogy a kötegben levő szálak furatai mindkét végükön nyitottak legyenek. Ebben az esetben az előzőleg leírt záró és vágó műveleteket a köteg másik végén is elvégezzük. Abban az ^«tben, ha erre ninœ szükség, akkor a köteg egyes szálainak a furatai lezárva maradhatnak az ellenkező végükön. Olyan diffúziós cellák készítése esetén, 45 ahol a szálak furatai egyik végükön zártak, szükség lehet arra is, hogy a szálakat e végüknél zárjuk «sze. Dyen esetben a fent leírt zárási műveletet a szál e végénél megismételhetjük, de a szálak furatai nyitottak. ^ találmány szerinti hidrogén-diffúziós készüket olyan eljárásoknál használhatjuk, ahol rogént akarunk elválasztani más gázoktól avégett, °?".,a drogén kinyerésével valamely egyensúlyi makaót eltoljunk vagy egyszerűen nagy tisztaságú nyerjünk ki. A 7. ábra egy ilyen züläcet mutat be, ahol egy 21 köpeny fogja óiul a találmány szerinti - hidrogéndiffúziót leheov tevő - üreges szálak sokaságát, így körülbelül 2000-3000 szál 10 15 20 25 30 35 40 50 55 szálak furatai útján jön létre. Az üreges szál ellenkező vége egy 24 tömítéssel van lezárva. Valamely hidrogéntartalmú gázelegy megfelelő emelt nyomáson egy 25 adagoló nyíláson keresztül jut be a 21 köpenybe, eloszlik a 22 kötegben és egy 26 kivezető nyílás felé áramlik, amely a köpeny ellenkező végénél van elhelyezve. A hidrogén átdiffundál a szálfalakon az üreges szálak furataihoz és a furatok útján a 23 gyűjtőfejen, keresztül halad. A hidrogén a 21 köpenyt egy 27 hidrogénkivezető nyíláson át hagyja el. A 7. ábra olyan hidrogéndiffúziót lehetővé tevő készüléket mutat be, ahol az üreges szálaknak csak egyik vége nyitott, de az üreges szálak mindkét vége is nyitott lehet. Lényegében nem-pórusos tömör réteggel rendelkező, találmány szerinti anizotrop üreges fémszálakat használó eljárások azok, amelyek magas hőménékleteket és nagy nyomásokat igényelnek hidrogén előállítására. így például természetes gázt (metánt), más szénhidrogéneket vagy metanol-víz-elegyet alkalmazó hidrogént előállító reformáló eljárásoknál előnyösen alkalmazhatók ilyen szálak. A metanol-víz-elegy reformálása különösen érdeklődésre számot tartó eljárás. Nikkel és nikkelötvözetek különösen előnyös fémek ilyen eljárásoknál használható üreges szálakhoz. Legelőnyösebb eljárások azok, ahol vízgőz van jelen. Víz jelentéte csökkenti a szénlerakódást a fémfelületre. Víz jelenléte megakadályozza a nikkel- vagy a nikkelötvözetszál felületére gyakorolt káros hatást, amelyet egyébként a szén csekély víz jelenléte esetén vagy különösen víz jelenléte nélkül ezekre kifejt. Ammóniadisszociáció egy másik olyan folyamat, ahol ilyen szálak kerülnek alkalmazásra viszonylag tiszta hidrogénnek hidrogéndiffúzióval történő előállítására. Úgy tűnik, hogy ammónia bizonyos mértékben rontja a nikkel- vagy nikkelötvözetszáiakat. A találmány szerinti szálak különösen előnyös tulajdonsága az, hogy képesek résztvenni olyan kémiai reakciókban, amelyek a szálfalak ellenkező oldalain mennek végbe. Ez például ott előnyös, ahol endoterm reakció játszódik le a fal egyik oldalán hidrogén előállításánál, amely átdiffundálhat a lényegében nem-pórusos tömör szálfalon. Az ilyen reakció kivitelezéséhez és a megfelelő hőmérséklet fenntartásához szükséges hőt például úgy biztosítjuk, hogy valamely oxigéntartalmú gázt, így levegőt, szállítunk az ellenkező oldana, ahol az exoterm oxidációs reakciót létesít a hidrogénnel. Ily módon kiegészítő reakciók mehetnek végbe a szálfalak két oldalán. Ilyen reakciók még tovább fokozhatok akkor, ha katalitikus hatású anyagok vannak jelen a falfelületeken vagy ha a szálat alkotó anyag maga katalitikus hatású egy vagy több kívánt reakcióra. Ezeknek az üreges szálaknak egyensúlyi reakcióknál való alkalmazása, ahol az egyensúly a kívánt irányban tolható el, a gázdiffúzió egy másik formája. Ez különösen olyan reakcióknál hatásos, amelyeket az egyensúly megállít és kevés melléktermék, vége egy 23 2 köteget alkot. A köteg egyik 60 például hidrogén, keletkezik. Az egyensúly jól eltöltés szálak fW • be ~Van beágyazva úgy, hogy az .................................... ^ kapcsolatban útján vannak egymáselhelyez q1v _,, gyújtófej a 21 köpenyben van fl'ádum-kancsni t° on’ II0®' lényegében az egyedüli kapcsolat a gyűjtőfejen keresztül az üreges 65 ható a termék előállításának az irányába azzal, hogy ezt a kevés mellékterméket eltávolítjuk. A találmány szerinti szálak alkalmazásával lehetővé válik gázfázisú reakciók optimális nyomáson, kedvező átalakulással való végrehajtása. Hasonló módon ke) 5
