Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Содержание неона в нескон-денсировавшемся газе, выходящем из дефлегматора, зависит ирежде всего от температуры охлаждения, которая определяет упругость паров азота и тем самым его парциальное давление в смеси. Расчеты показывают, что при охлаждении фракции до 83° К конденсируется около 98,5% N2, в результате чего суммарная концентрация неона и гелия в несконденсированном газе увеличивается до 66%. В действительности она будет несколько ниже*. При охлаждении фракции до 67° К, что может быть достигнуто испарением азота под вакуумом, расчетное содержание азота в несконденсированном остатке должно снизиться до 4,5%, а суммарное содержание неона и гелия соответственно возрасти до 95,5%. Эта идея лежит в основе технологической
* Действующие ТУ МХП 4195 — 54 на неоно-гелиевую смесь предусматри-вают минимальное содержание неона и гелия 20%.
м-еоу-ме+не
Рис. 3.15. Схема установки для отбора неоно-гелневой смеси из воздухоразделительного аппарата: 1 — дроссельный вентиль на линии жидкого азота; 2 — дефлегматор; 3 — вентиль на линии отбора неоио-гелиевой смеси.
167
схемы получения неоно-гелиевои смеси, описанной в польском патенте № 44 598, выданном 24 мая 1961 г. Заметим, что такое усложнение схемы целесообразно лишь в отношении крупных воздухоразделительных установок, где поток фракции относительно велик.
В большинстве случаев полученная обычным способом неоно-гелиевая смесь, содержащая 40—60% N2, нагнетается в баллоны под давлением 150 ат и служит исходным сырьем для
! >---.-----J газо
Рис 3.16. Схема установки для отбора и обогащения неоно-гелиевой смеси;
1 — колонна высокого давления воздухоразделительного аппарата; 2 — колонна, низкого давления; 3 — конденсатор; 4 — дефлегматор; 5 — вакуум-насос; 6 — адсорберы с ; углем; 7 — электронагреватель; 8 — водяной нагреватель; 9 — газгольдер; 10— мембранный компрессор; 11 — баллоны с чистой неоно-гелневой смесью.
извлечения неона. При получении неоно-гелиевой смеси на крупных воздухоразделительных установках целесообразно производить очистку от азота тут же, направляя на дальнейшую переработку чистую неоно-гелиевую смесь, не содержащую азота; это значительно упрощает разделение смеси [46].
Схема установки для отбора неоно-гелиевой смеси и ее обогащения приведена на рис. 3.16. Неоно-гелиевая смесь с суммарным содержанием неона и гелия около 3% (остальное — азот) под давлением примерно 5,6 ат поступает в дефлегматор. Дефлегматор состоит из двух секций: нижней, охлаждаемой азотом, кипящим под давлением около 1,4 ат, поддерживаемым в колонне низкого давления воздухоразделительного аппарата, и верхней, охлаждаемой азотом, кипящим под вакуумом, который создается и поддерживается поршневым вакуум-насосом. Жид-
168
кий азот для охлаждения дефлегматора отбирается из конденсатора воздухоразделительного аппарата; жидкий азот, образующийся при конденсации в трубках дефлегматора, также используется для охлаждения.
В межтрубном пространстве верхней секции дефлегматора азот кипит примерно при 65° К, чему соответствует давление около 120 мм рт. ст.; образующиеся здесь пары откачиваются поршневым вакуум-насосом и выбрасываются в атмосферу. Как уже указывалось, в этих условиях содержание азота в нескон-денсировавшемся газе теоретически должно снизиться до 4,5%. Вероятно, в действительности содержание азота в газе, выходящем из дефлегматора, окажется более высоким, однако оно недолжно превышать 10%.
Для последующего удаления азота газ из дефлегматора направляется в один из двух переключающихся адсорберов с активированным углем. В процессе адсорбции азота из газовой смеси уголь охлаждается жидким азотом; испарившийся азот, выходящий из холодильника адсорбера, выбрасывается в атмосферу, так как расход его невелик и нецелесообразно усложнять схему, осуществляя рекуперацию холода. Во время работы одного из адсорберов производится регенерация второго; с этой целью через холодильник адсорбера направляется греющий > газ (азот или воздух, подогретый до 100—120°С); азот, выделяющийся из угля при нагревании, удаляется в атмосферу; регенерация завершается откачкой угля вакуум-насосом с последующим охлаждением и заполнением перерабатываемым газом. Перед включением в работу адсорбер охлаждается жидким азотом.
Газ, прошедший через адсорбер, представляет собой неоно-гелиевую смесь с соотношением компонентов, близким к характерному для атмосферного воздуха; в смеси может содержаться до 1—2% Н2, удаление которого целесообразно производить на стадии разделения неоно-гелиевой смеси.
Холодная неоно-гелиевая смесь, выходящая из адсорбера, нагревается водой до нормальной температуры и поступает в тканевый газгольдер, откуда засасывается мембранным компрессором и нагнетается в стальные баллоны под давлением 150 ат.
В табл. 3.7 содержатся расчетные данные, характеризующие материальный и тепловой балансы установки для получения чистой неоно-гелиевой смеси на крупнейшей отечественной воз-духоразделительной установке типа КтК-35 (см. табл. 3.6). Основными аппаратами установки являются дефлегматор м адсорберы.
