Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
На установках КТ-3600Ар перерабатывается до 21 000 м3/ч воздуха; степень извлечения аргона составляет 0,50—0,55, что позволяет получать до 100 м3/ч чистого аргона. При отборе аргонной фракции выключается турбодетандер, работающий на потоке азота из-под крышки конденсатора, и соответственно увеличивается количество воздуха в цикле высокого давления с поршневым детандером.
В результате ректификации отобранной фракции в аргонной колонне (см. рис. 3.3) получают так называемый сырой аргон, который содержит 1—3 об.% 02 и 5—10 об.%> N2. Методика регулирования и наладки работы кислородно-аргонной установки рассмотрена Н. И. Давыдовым [19]. Сырой аргон подвергается затем очистке от кислорода и азота.
Очистка сырого аргона от кислорода. В отечественной практике производства аргона почти повсеместно применяется система очистки сырого аргона от кислорода методом каталитического гидрирования. Очистка производится на установке типа УТА-5А, рассчитанной на переработку 100—170 м3/ч сырого аргона при содержании в нем 17—5 об.% 02 (рис. 3.4) [20, 21].
Сырой аргон из аргонной колонны воздухоразделительной установки поступает в мокрый газгольдер / емкостью 100— 300 м3, откуда засасывается центробежной газодувкой 2 производительностью 950 лР/ч, развивающей напор до 0,55 ат. Так как сырой аргон может содержать свыше 2% 02, что приведет как к чрезмерному повышению температуры в реакторе, так и к образованию взрывоопасных смесей при добавке водорода, то для его разбавления газодувкой засасывается также некоторое количество аргона, очищенного от кислорода.
Из газодувки 2 газовая смесь, содержащая до 2% 02, направляется через пусковой подогреватель 3 в реактор 4. Подогреватель 3 включается лишь в период пуска установки для нагревания катализатора примерно до 100° С, а также используется для сушки катализатора в случае его увлажнения. В установившемся режиме подогреватель 3 выключается, а газ
136
поступает в реактор 4 с температурой 60—70° С, развивающейся при его сжатии в газодувке. Очищаемый газ направляется в верхнюю часть реактора 4, куда вводится также водород через пламегаситель 5. Подача водорода в реактор регулируется автоматически с помощью пневматического клапана, управляемого газоанализатором на линии очищенного аргона. В реакторе на каталитической массе (палладиевый катализатор) происходит химическое взаимодействие между кислородом и водородом с образованием водяных паров. Водород вводится в реактор с некоторым избытком (0,1—0,5%), чтобы обеспечивалось полное гидрирование кислорода при возможных колебаниях режима. Аргон, очищенный от кислорода и содержащий водяные пары, проходит через холодильник 6 и влагоотдели-тель 7, где удаляется капельная влага. После влагоотделителя основная масса газа возвращается во всасывающую линию газодувки, а небольшая часть, соответствующая производительности установки, отводится в газгольдер 8 емкостью 6 м3. Отсюда аргон, содержащий примеси азота и водорода, засасывается компрессорами 9, сжимается до 165 ат и через блок адсорбционной осушки 10 поступает в реципиенты высокого давления 11, откуда отбирается в ректификационную колонну для очистки от азота и следов водорода. Осушка очищенного аргона в блоке 10 производится на активной окиси алюминия, которая периодически регенерируется азотом, нагретым до 200—220° С. После регенерации блок осушки продувается очищенным аргоном, который возвращается при этом в газгольдер 1 для сырого аргона; сюда же направляется газ при продувке влагоотделителей компрессоров и реактора.
Ход процесса очистки контролируется регистрирующим газоанализатором непрерывного действия термокондуктометриче-ского типа для определения содержания водорода в очищенном аргоне; регистрирующими и показывающими расходомерами на линиях подачи водорода, отбора очищенного аргона и в циркуляционном контуре; регистрирующим магнитным газоанализа-1"-' тором непрерывного действия для определения содержания ^ кислорода в сыром аргоне; приборами для непрерывного контроля температуры в реакторе. Кроме того, периодически производятся анализы на содержание кислорода в очищенном аргоне колориметрическим методом (после реактора и компрессоров). Установка имеет систему сигнализации и автоматической блокировки, предупреждающую образование взрывоопасных смесей и обеспечивающую нормальные условия работы катализатора.
Схема реактора установки УТА-5А показана на рис. 3.5. Аппарат выполнен из нержавеющей стали и заполнен палла-диевым катализатором, разработанным в Физико-химическом институте им. Л. Я- Карпова [22]. Для лучшего перемешивания газов катализатор разделен на два слоя, ограниченных ре-
138
1—1
Сырой
1—і е - ________
щетками. Емкость аппарата около 150 л; снаружи он изолирован шлаковой ватой. Сырой аргон с содержанием до 2% 02 вводится в реактор сверху; туда же поступает и водород. На входном патрубке имеется разрывная мембрана на случай внезапного повышения давления в реакторе. Очищенный аргон выводится из реактора снизу. Объемная скорость газа в реакторе достигает 6000 м31(м3-ч).
