Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Аскарит продается в виде гранул неправильной формы размером 6—10 мм. При транспортировке гранулы легко измельчаются; перед засыпкой в реактор мелочь нужно отсеять. Свежий аскарит светло-коричневого цвета, но по мере насыщения СОг и образования соды он становится светло-серым, что позволяет визуально следить за отработкой слоя поглотителя.
Твердая щелочь и аскарит гигроскопичны, легко насыщаются влагой, поглощаемой из очищаемого газа, расплываются и закрывают каналы для прохода газа, увеличивая гидравлическое сопротивление. Поэтому если в систему очистки направляется влажный газ, то реактор, с твердой щелочью или аскаритом следует располагать после аппаратуры осушки.
Каталитические процессы. В непрерывно действующих установках с инертными средами успешно используется очистка газа от кислорода гидрированием. В очищаемый газ дозируется определенное количество водорода и смесь пропускается над активной поверхностью, ускоряющей процесс связывания кислорода с водородом. Основное преимущество такого метода очистки — непрерывность процесса и минимальный расход водорода. Процесс гидрирования эффективно протекает при весьма высоких скоростях, и так как здесь не требуется устройство
236
парных реакторов, то существенно уменьшаются габариты очистительной аппаратуры.
Процесс гидрирования кислорода протекает очень активно и может быть осуществлен на любом из известных промышленных катализаторов. Были испытаны [4] N1 — А1-катализатор на пемзовой основе, а также Ее203, МпО и СиО на шамотной основе. Лучшие результаты получены с N1 — А1 и Ее203, которые позволяют проводить процесс при пониженных температурах (350—400° С).
Позднее были подобраны [19] высокоинтенсивные катализаторы— металлический палладий или платина на гранулированной активной окиси алюминия. В этом катализаторе при малом расходе ценных металлов достигается весьма высокая активность. Испытания показали, что палладиевый катализатор типа АПК-2, выпускаемый промышленностью по МРТУ 6-02-305—64, обеспечивает высокую скорость реакции при относительно низких температурах. При малых начальных содержаниях кислорода процесс может осуществляться при 100—125° С и объемных скоростях до 2500 ч~\ причем объемное содержание кислорода в инертной среде снижается до 10-40/о и ниже [20].
При использовании высокоэффективных катализаторов получение газа, свободного от кислорода или избыточного водорода, сводится к точному дозированию водорода для получения сте-хиометрического соотношения реагирующих газов и зависит, таким образом, от совершенства регулятора подачи водорода. Если регулятор обеспечивает погрешность дозирования водорода ±а% к требуемому по стехиометрическому соотношению, то в очищенном газе может содержаться 0,01 ах0% кислорода или 0,02 ах0% водорода (где х0 — содержание кислорода в газе, поступающем на очистку).
Значительно более эффективная очистка достигается в том случае, если при стабилизированных потоках очищаемого газа и водорода, поступающих в реактор, поддерживается неизменная концентрация кислорода в исходном газе путем автоматического дозирования в него некоторого количества чистого газа [21] по схеме, показанной на рис. 4.4 [22].
Постоянный расход очищаемого газа через реактор 1 обеспечивается газодувкой 2, а расход водорода — вентилем 3. На входе в реактор поддерживается также неизменное содержание кислорода путем добавления некоторого количества очищенного Газа, отбираемого после реактора. Поток добавляемого очищенного газа устанавливается автоматически с помощью вентиля 4, управляемого регулятором 5, в зависимости от содержания водорода или кислорода в очищенном газе, регистрируемого газоанализатором 6.
Если в процессе очистки содержание кислорода в исходном газе уменьшится, газоанализатор 6 зарегистрирует избыток водорода и регулятор 5 уменьшит расход очищенного газа через
237
вентиль 4 так, что содержание кислорода в засасываемом газо-дувкой газе примет заранее установленное значение. Диапазон колебаний содержания примеси кислорода в очищенном газе сокращается с уменьшением объема разбавляющего газа, однако вместе с этим сужается диапазон допускаемых колебаний концентрации кислорода в очищаемом газе.
5
Рнс. 4.4. Схема автоматического дозирования потоков при очистке газа от кислорода гидрированием.
Задача решается устройством дополнительного регулятора 7, воздействующего на вентиль 3 и изменяющего расход водорода в зависимости от расхода чистого газа, регистрируемого расходомером 8. При значительном увеличении содержания кислорода в очищаемом газе и соответствующем резком возрастании потока разбавляющего чистого газа регулятор 7 повышает расход водорода через вентиль 3, что приводит к уменьшению расхода чистого газа, сохраняя его в заданных пределах. При использовании регуляторов такой же чувствительности, как в схеме с непосредственным дозированием водорода, эта система позволяет повысить чистоту получаемого газа на два порядка.
Описанная схема может быть видоизменена применительно к процессам очистки газа от водорода или углеводородов каталитическим окислением этих примесей. При очистке от водорода используют те же катализаторы, что и в процессе гидрирования примесей кислорода, а при связывании углеводородов эффективным катализатором является гопкалит, представляющий смесь окислов марганца и меди (60% МпО2 + 40% СиО). В результате конверсии углеводородов образуются С02 и влага, поэтому связывание углеводородов осуществляется на первых ступенях очистки инертной среды в системе циркуляции.
