Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
251
260
[29], однако при поглощении С02 снижается емкость сорбентов по влаге. В результате аналитического решения математической модели процесса с учетом кинетических факторов и взаимовлияния сорбируемых компонентов Скотт [30] предложил метод расчета аппаратуры для совместной очистки газов от С02 и влаги. Я. Зельвенский и Е. Харьковская [31] разработали метод эффективной очистки газов от С02 путем адсорбции его на активированном угле марки СКТ из потока сжатого газа при температуре —45° С.
Десорбция С02 в процессе регенерации сорбента осуществляется при тех же низких температурах путем понижения давления газа над углем. Метод низкотемпературной адсорбции позволяет снизить содержание С02 в гаге до 5 см3\м3.
Адсорбционная очистка от углеводородов. Для очистки циркулирующих инертных сред от углеводородов и паров органических растворителей используют адсорбцию на активированных углях, наиболее селективных к органическим соединениям. Процесс осуществляют при комнатной или несколько пониженной температуре (до —20°С). На рис. 4.16 приведены данные по адсорбционной способности отечественного активированного угля марки АГ-3 по отношению к углеводородам Сі—С3 [32]. При понижении температуры сорбента до 0° С адсорбционная емкость возрастает незначительно—на 10—15%.
Адсорбция углеводородов протекает энергично, и высота работающего слоя относительно невелика. Регенерация угля осуществляется нагреванием его до 100—170° С с последующей обязательной откачкой вакуум-насосом в течение 2 ч до остаточного давления примерно 0,2 мм рт. ст.
Адсорбционная очистка гелия. Для очистки гелия используется большая разница величин адсорбции примесей из гелия (№, N2, Н2 и др.) и самого гелия (см. гл. II).
Авторы исследовали поглощение примесей из потока гелия активированным углем при температуре около —190° и уста-
0 100 200 300 400 500 600p,impm,cm.
Рис. 4.16. Изотермы адсорбции углеводородов на активированном угле марки .АГ-3 при 20° С.
W
1 "І
1
I
I
10'
70
0,1
новили, что при линейной скорости газа (в расчете на полное сечение адсорбера) 1,83 м/мин высота слоя Ам, теряемого к моменту Проскока, не превышает 4 см. Поглощение примесей из гелия на угле при этих температурах протекает не только быстро, но и достаточно глубоко, что обеспечивает получение продукта с остаточным содержанием примесей, главным образом неона и водорода, не более 10-4%. Адсорберы для очистки гелия от азота могут с достаточной точностью рассчитываться по статической емкости сорбента по азоту, которая для промышленных отечественных углей в области наиболее часто встречающихся в этих случаях значений парциального давления азота составляет 150—200 см31г.
Динамическая активность этих углей по водороду и неону при адсорбции их из потока гелия (при начальной концентрации примесей около 0,5 об.%) равна соответственно примерно 27 и 0,67 см3/г [33].
Значительно расширяются возможности очистки гелия в том случае, если примеси адсорбируются при более низких температурах. Сравнительное исследование показало [34], что адсорбционная емкость угля при снижении рабочей температуры от 77 до 35° К возрастает в 1000 раз при атмосферном давлении и в 350 раз при давлении 70 ата (рис. 4.17). Более того, после адсорбции при 35° К примеси в гелии даже наиболее чувствительным методом-ей с предварительным накоплением, т. е. меньше 5 -10—7 %.
В связи с разработкой ядерных реакторов, в которых гелий используется в качестве теплоносителя, возникают специфические проблемы, в частности необходимость очистки больших количеств циркулирующего газа от радиоактивных примесей. В обзоре [35] наряду с тонкой очисткой гелия от обычных примесей рассматриваются методы выделения из циркулирующего теплоносителя радиоактивных изотопов криптона, ксенона и
35°К
77 "К^
о
?0 W Давление, ата
а
Рис. 4.17. Повышение эффективности адсорбционной очистки гелия при понижении температуры и увеличении давления.
не обнаруживались — масс-спектрометри-содержание их было
253
252
10
s
106
В 5
I
других. В работе приведены также таблицы и графики для расчета крупных систем очистки гелия.
Адсорбционная очистка аргона. В последние годы развит и детально исследован процесс очистки аргона от кислорода путем адсорбции его цеолитом типа ЫаА при температуре жидкого кислорода (90° К)- Если концентрация примеси достигает 5% и скорость газового потока не больше 0,3 л! (см2-мин), содержание кислорода может быть снижено до 5 • 10~4 % ¦ Высота зоны массообмена в этом случае достигает 0,5 м, и, таким образом, высота слоя цеолита в адсорбере должна быть не менее 1,5 м. В подобных условиях динамическая емкость сорбента превышает 12% при работе до проскока кислорода, не ниже 15% при полном насыщении и мало зависит от скорости газового потока, если она не превышает 1 м/мин [36].
На процесс поглощения кислорода большое влияние оказывает наличие других примесей, особенно азота; поглощение кислорода резко ухудшается уже при содержании 0,1% N2.
Падение давления газа. На рис. 4.18 [9] приведена номо-Срамма для определения падения давления газа при продувке э~10" его через слой адсорбента. Здесь указаны данные для материалов с частицами произвольной формы грануляции 1,2—2,4 и 2,4—4,8 мм (алюмогели, силика-гели) и для формованных зерен размером от 1,6 до 11 мм (алюмогели, силикагели и цеолиты). Осушка газов вымораживанием. В лабораторной технике для осушки небольших количеств газа используют метод вымораживания влаги на охлаждаемой поверхности в виде слоя инея или с образованием тумана в объеме газа. Затем частицы тумана или уносимые газом кристаллы инея отфильтровываются.
