Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Из 1000 л неоно-гелиевой смеси, содержащей 75%Ые и 25%Не, на лабораторной установке было получено 680 л неона с содержанием гелия менее 0,1%, 260 л сырого гелия, в котором содержалось около 90%Не и 10%№, и 60 л газа, по составу близкого к исходной смеси.
Нами произведен расчет схемы извлечения неона, показанной на рис. 3.19, при следующих исходных данных:
Состав исходной смеси, %............. 75Ке, 25Не
Давление поступающей смеси, ат.......... 25
Холодопотери в окружающую среду на уровне температуры жидкого иеона в испарителе 4, ккал[м3 смеси 1 Давление сжатия неона в холодильном цикле, ат . . . 200 Холодопотери в неоновом цикле, ккал/кг Ые..... 1
Установлено, что при охлаждении неоно-гелиевой смеси до 30° К конденсируется около 75% поступившего газа, причем конденсат содержит 98%N6 и 2%Не, а несконденсировавшийся газ — 9%Ые и 91%Не. При последующем дросселировании конденсата до давления 2 ат количество образующегося газа со-
183
ставляет 4,5% перерабатываемой смеси, причем содержание-неона в этом газе близко к 70%. Количество неона в холодильном цикле оценивается в 0,25 мг на 1 мг перерабатываемой смеси. Результаты расчета хорошо согласуются с данными, полученными при испытании лабораторной установки [62].
Схема установки для выделения неона рассмотренным способом приведена на рис. 3.20. Неоно-гелиевая смесь, полученная на установке, схема которой изображена на рис. 3.16, из балло-
Рис. 3.20. Технологическая схема установки для разделения неоно-гелие-вой смеси конденсационным методом с применением жидкого неона.
нов 1 через рамповый редуктор 2 под давлением 25 ат поступает в разделительный аппарат 3, выполненный по схеме, показанной на рис. 3.19. Туда же подается жидкий азот, пары которого откачиваются поршневым вакуум-насосом 4. Циркуляционный неон засасывается мембранным компрессором 5 из газгольдера 6, сжимается до 200 ат и направляется в аппарат 3; после испарения и нагревания циркуляционный неон поступает в газгольдер б, откуда вновь засасывается компрессором 5. Чистый неон, полученный в результате разделения неоно-гелиевой смеси в аппарате 3, направляется в газгольдер 7, откуда засасывается мембранным компрессором 8 и нагнетается в баллоны 9. Небольшое количество газа (около 5%), полученного при разделении смеси и содержащего 67—75%Кте, поступает в газгольдер 10, откуда мембранным компрессором нагнетается в баллоны /
184
для повторной переработки. Вторая фракция (около 25% количества перерабатываемой смеси), содержащая 8—12%переводится в газгольдер 12, а затем нагнетается компрессором Ц в баллоны 13. Периодически из этого газа извлекается неон, для чего газ из баллонов 13 под небольшим давлением направляется в адсорбер 14, охлаждаемый жидким азотом, пары которого откачиваются вакуум-насосом 4. В период адсорбции неона углем из аппарата 14 выходит чистый гелий, который собирается в газгольдере 15 для последующего использования. Газ, выделяющийся при нагревании угля в аппарате 14, представляет собой неон с примесями гелия: он направляется в газгольдер 10 и поступает на вторичную переработку. При разделении неоно-гелиевой смеси по описанной схеме обеспечивается высокая степень извлечения неона, достигающая 97—98%.
Во Всесоюзном электротехническом институте им. В. И. Ленина авторами был разработан аппарат для разделения неоно-гелиевой смеси описанным способом, рассчитанный на получение 5м3/ч чистого неона. На рис. 3.21 показан его общий вид. Аппарат на протяжении нескольких лет эксплуатируется на Балашихинском кислородном заводе, обеспечивая получение высококачественного неона (см. ниже МРТУ 6-02-376— 66 на неон особой чистоты). Для сжатия циркуляционного неона
«а заводе используется мембранный компрессор МК-20/200 производительностью 20 мъ1ч при максимальном давлении сжатия 200 ат: это дает возможность в пусковой период направить в аппарат относительно большой поток циркуляционного неона и тем самым сократить время, затрачиваемое на охлаждение; в установившемся режиме давление снижается. На переработку неоно-гелиевой смеси, собираемой в течение месяца, на. заводе затрачивается два-три дня. Из промежуточной фракции, в которой содержится около 90% Не, неон не извлекается: газ закачивается в баллоны и используется при работе с гелиевыми,
течеискателями.
На рис 3.22 помещена модифицированная схема установки Для разделения неоно-гелиевой смеси конденсационным методом
Рис. 3.21. Аппарат для разделения неоно-гелиевой смеси с применением жидкого неона.
188
[63]. Отличие ее от схемы, приведенной на рис. 3.19, состоит том, что для охлаждения смеси до 25—26° К применена газова холодильная машина [64], а для повышения чистоты продукцией ного неона добавлена отпарная колонна: благодаря этому содер жание гелия в неоне уменьшается до 0,0005—0,001 %. Степень из влечения неона составляет 0,97—0,975-
Жидкий №
Рис. 3.22. Модифицированная схема устанозки для разделения неоно-гелиевой смеси конденсационным методом:
/ — компрессор; 2, 3, 5, 6 — теплообменники; 4 — ванна с жидким азотом; 7— Газовая холодильная машина; 8 — сепаратор; 9—отпарная колонна; 10—дроссельный вентиль.
