Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
144
компенсации холодопотерь сюда вводится дополнительное количество жидкого азота. Смесь аргона и кислорода выводится из куба ректификационной колонны, проходит через теплообменник 2 и поступает в один из переключающихся адсорберов-3, заполненных цеолитом типа ЫаА; адсорберы охлаждаются жидкостью, которая отбирается из куба колонны высокого давления воздухоразделительного аппарата. Газ, выходящий из адсорберов 3, представляет собой очень чистый аргон; через фильтр 4, задерживающий пылинки адсорбента, аргон поступает в конденсатор 5, охлаждаемый жидким азотом, где сжижается. Продукционный жидкий аргон насосом 6 подается через теплообменник в баллоны. Адсорберы 3 периодически переключаются, и производится десорбция поглощенного кислорода; после продувки и охлаждения адсорбер вновь может быть включен в работу.
В работе [28] приведены некоторые данные, характеризующие подобную установку. На очистку поступает газ, содержащий около 2% 02; продукционный аргон, выходящий из адсорберов с цеолитом марки ЫаА, содержит не более 5-10-4% 02. Очистку производят под давлением, несколько превышающим атмосферное, чтобы исключить возможность загрязнения в результате подсоса воздуха.
Оптимальная температура адсорбции лежит в пределах 93— 98° К и регулируется автоматически.
Установка содержит три вертикальных цилиндрических адсорбера высотой по 6 м, выполненных из нержавеющей стали и заполненных адсорбентом — гранулами цеолита, имеющими размер 1,5—3 мм в поперечнике. В слое адсорбента, а также на наружной поверхности аппаратов размещены охлаждающие змеевики, через которые протекает жидкий воздух. Адсорберы соединены между собой и могут включаться в любой последовательности. Газ, подвергающийся очистке, проходит последовательно через два адсорбера, причем время пребывания газа в аппаратах составляет около 30 сек. Когда в первом по ходу газа адсорбере количество поглощенного кислорода достигает 10% веса цеолита, адсорберы переключают таким образом, чтобы регенерированный адсорбер оказался вторым по ходу газа. Для регенерации адсорбента, используется сухой газообразный азот, который выходит из воздухоразделительной установки; его< подогревают до 90° С и пропускают через адсорбер в обратном направлении до тех пор, пока температура адсорбента в верхнем сечении аппарата не повысится до 0°С. После этого нагревание азота прекращают, но продолжают пропускать его через адсорбер до достижения цеолитом температуры 20—25° С. Не исключается возможность применения воздуха для регенерации адсорбента, однако а этом случае необходимо тщательно его осушать: цеолиты жадно поглощают влагу, причем десорбция ее весьма затруднительна.
145
Перед охлаждением цеолиты продуваются теплым чистым аргоном, чтобы вытеснить азот, присутствие которого уменьшает емкость адсорбента по кислороду. После продувки адсорбер заполняется газообразным гелием, обладающим большой теплопроводностью и плохо адсорбируемым, и охлаждается до рабочей температуры жидким воздухом, циркулирующим через змеевики. Наконец, производится вторичная продувка адсорбера чистым аргоном, вытесняющим гелий, после чего аппарат можно включать для поглощения кислорода из очищаемого газа.
Очистка аргона от кислорода- на отечественных цеолитах исследована Г. А. Головко [10]. В случае применения цеолитов нет необходимости производить нагревание сырого аргона перед очисткой, исключаются потребность в водороде, система циркуляции для уменьшения концентрации кислорода на входе в реактор, компрессоры, осушители, реципиенты сравнительно большого объема. Однако установка с цеолитами требует переключений аппаратов, работающих в периодическом режиме,' и регенерации адсорбента, включающей ряд операций (отогрев, продувку аргоном, гелием, охлаждение, повторную продувку аргоном). Поэтому адсорбционная система очистки аргона распространения не получила.
Другие способы извлечения аргона из воздуха. Выше были рассмотрены методы получения аргона, принятые на отечественных воздухоразделительных установках, а также на большинстве зарубежных установок.
Расширение производства аргона привлекло внимание специалистов к исследованию возможностей усовершенствования действующих установок и изысканию новых способов получения аргона из воздуха; в результате этого появились новые схемы, представленные главным образом в патентной литературе. Наиболее интересные предложения кратко рассматриваются ниже-.
В работе Хеллинкса (29] сопоставлены некоторые способы получения сырого аргона при разделении воздуха: 1) обычный, в котором компенсация холодопотерь, обусловленных присоединением колонны сырого аргона, достигается за счет технологического воздуха, частично расширяемого в детандере; 2) предложенный Ван Нюйсом [30], когда весь аргон переводится в куб колонны низкого давления, где скапливается кислород, а затем производится ректификация смеси кислорода и аргона, содержащей около 4% Аг, в отдельной колонне; для компенсации холодопотерь используется азотный цикл высокого давления;
3) каскадный, в котором технологический воздух сжимается до 5 аг, аргонная фракция отбирается и ректифицируется обычным способом, а компенсация холодопотерь осуществляется каскадной холодильной установкой (аммиак, этилен, метан, азот);
