Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
542
5,9 8,8 11,5 15,6 20,7 25,0 30,8 38,2 47,7 51,97 56,0 62,2
нои системе Igp—lga получены прямые линии для всех инертных газов, а также для водорода и азота. Значения К и 1/п приведены в работе В. Г. Фастовского и А. Е. Ровинского [?14J. Значительный интерес представляют данные по адсорбции криптона и ксенона при низких температурах и малых давлениях (табл. 2.82, 2.83).
t 112
Ван Иттербеек и Ван Дингенен [217] исследовали адсорбцию гелия на угле (древесный уголь «карботокс», обладающий высокой адсорбционной емкостью) в интервале температур 12,36—20,35° К. На рис. 2.41 приведены изотермы адсорбции гелия. Исследования адсорбции гелия и водорода пред-Таблица 2.82 Адсорбция криптона [216]
Адсорбент г, °к р а
Активированный уголь 90 1,0 267,5
103 0,8 241,0
123 1,0 160,7
153 0,3 26,7
Силикагель 90 1,0 107,0
103 1,0 93,6
ставляют интерес, в частности, для оценки эффективности десорбционного метода получения низких температур. При давлениях 0,02—0,04 мм рт. ст. [218] 100 г активированного угля адсорбируют 50 г того или иного газа при следующих температурах: Ые-85° К; Аг — 152° К; Кг — 203° К; Хе — 267° К.
Внимание исследователей ныне привлечено к новым адсорбентам — синтетическим цеолитам (молекулярным ситам) с порами молекулярных размеров, что обусловливает их ситовое
Таблица 2.83 Адсорбция ксенона активированным углем [216]
г, °к р а
103 0,03 229*
123 0,035 161
153 0,080 84,9
* I г силикагеля при 103° К н 0,1 ** рт. ст. адсорбирует 153 c*s„Xe.
действие и открывает новые возможности в технике разделения газовых смесей и осушки газов.
Характеристика структуры цеолитов и некоторые данные по адсорбции ими газов можно найти в работах М. М. Дубинина и др. [219], Бэррера [220, 221]. При работе с цеолитами протекает процесс активированной диффузии. Опытные данные получены при длительных выдержках, исчисляемых многими часами; при этом условно считалось, что кажущееся со-
113 ,
Рис. 2.41. Изотермы адсорбции гелня активированным углем.
стояние равновесия достигнуто. В работе 1216] приведены опытные данные Мак-Ки по адсорбции инертных газов цеолитами фирмы «Линде» 4А типа ЫаА и 5А типа СаА. В табл. 2.84
Таблица 2.84
Адсорбция аргона (цеолит 4А) при р —180 мм рт. ст. (/ — в X, а — в см3/г)
I а t а а
0 0,56 —138 52,1 —183 23,1
—8,5 10,10 —165 47,0 —196 10,12
—113 26,9
указаны данные по адсорбции аргона на цеолите 4А. В табл. 2.85—2.87 приведены опытные данные по адсорбции, криптона, аргона и ксенона на цеолите 5А типа СаА.
Таблица 2.85
Адсорбция криптона (цеолит 5А) (* — в °С, р — в мм рт. ст., а — в см3/г)
I р а р а
+25 100 2,49 —183 0,075 115,7
300 6,56 1,75 147,3
700 14,1 12,5 162,0
Таблица 2.86
Адсорбция аргона (цеолит 5А) (единицы измерения см. в табл. 2.85)
I р а I р а i р а
0 100 200 410 700 0,5 1,01 2,02 3,31 —75 100 200 380 710 10,10 15,85 28,10 45,00 —196 0,3 3,0 100 150 168,5 182,0 195,5 197,0
А. Е. Ровинский и др. [222] изучали адсорбцию инертных газов цеолитами Грозненского нефтяного института — цеолитом ЫаА и цеолитом СаА. Ограничимся некоторыми выводами, вытекающими из анализа опытных данных этой работы.
1. Различие в величинах адсорбции на цеолите СаА, измеренных при давлениях 750 и 100—125 мм рт. ст., относительно невелико, т. е. изотерма адсорбции а — р в сильной степени
115
Таблица 2.87
Адсорбция ксенона (цеолит 5А) (единицы измерения см. в табл. 2.85)
I р а г р а
+25 10 1,0 —78 1,0 51,0
100 14,1 3,5 54,4
200 24,9 10,0 76,5
300 34,0 100 93,5
500 46,0 2С0 100,3
750 56,1 300 103,7
500 107,1
750 110,3
выпукла относительно оси давлений; это видно из сопостав ления данных на рис. 2.42, а и б, на которых нанесены величины адсорбции кислорода, аргона и азота при одной температуре (90°К), но при различных давлениях (ПО и 745 мм рт. ст. соответственно).
а
Рис. 2.42. Адсорбция кислорода, аргона и азота цеолитом СаА; 7=90° К: а — р= 110 мм рт. ст.; 6 — р—ИЬ мм рт. ст.
2. На цеолите ЫаА тяжелые редкие газы (Кг, Хе) практически не адсорбируются, что, по-видимому, обусловлено мо-лекулярноситовым действием; диаметр пор этого цеолита 4,2 А.
3. Сопоставление кривых адсорбции кислорода, аргона и азота на цеолитах ЫаА и СаА (см. рис. 2.42 и 2.43, а) показывает, что адсорбционная емкость цеолита СаА больше, чем цеолита ЫаА, но различие в величинах адсорбции кислорода и аргона несравненно выше на цеолите ЫаА; последний может быть использован для разделения газовых смесей Аг—СЬ; такую же селективность в отношении адсорбируемости смеси Аг—02 показывает цеолит 4А фирмы «Линде» (см. рис. 2.43,6). 116
I
а,м3/г
40
30
20
78°К, 716 ММ рт. ст.
SO°K, 746ммрт. ст.
4. Адсорбируемость неона на цеолите СаА (рис. 2.44) и активированном угле АГ-2 примерно одинакова; этот цеолит может быть применен для разделения смеси Ne—Не. Адсорбируемость гелия ничтожно-мала и при 78° К и 570 мм рт. ст. не превышает 1,5 см3/г адсорбента. На рис. 2.45 показана адсорбируемость криптона и ксенона на цеолите СаА.
Г. А. Головко и др. и Н. М. Дыхно [223, 224] изучали адсорбцию аргона,, азота и кислорода цеолитами, а также возможности получения чистого аргона с применением цеолитов. Представляется, что применение цеолитов для очистки аргона от кислорода и азо-га имеет ограниченное значение. Эта задача решена несравненно проще и более эффективно методом химического связывания кислорода с добавками водорода на катализаторе и последующей ректификацией смеси Аг—N2—Н2. Этот испытанный и широко применяемый метод обеспечивает получение аргона высокой чистоты (см. гл. III).
