Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
После испарения половины или двух третей содержимого газификатора 19 концентрация ксенона в оставшейся жидкости повышается до 15—20%; в этом случае благодаря большому различию в летучестях криптона и ксенона выпаривание жидкости не сопряжено со значительными потерями ксенона. Пары, образующиеся при выкипании оставшейся жидкости, направляются из газификатора 19 в адсорбер 23 с активированным углем, охлаждаемым приблизительно до —70° С смесью спирта с жидким азотом. При этом ксенон и некоторое количество криптона поглощаются углем, а выходящий из адсорбера 23 чистый криптон направляется в газгольдер 22.
После полного испарения жидкости в газификаторе 19 и адсорбции образовавшегося при этом газа производят фракционированную десорбцию. Процесс ведется сначала при постоянной температуре (в пределах от —65 до —75°С), но при постепенно понижающемся давлении, что достигается с помощью морозилки 24, охлаждаемой жидким азотом. Затем десорбция продолжается при постепенном повышении температуры угля сверху вниз, что достигается понижением уровня охлаждающей жидкости и одновременным нагреванием верхней части адсорбера 23 струей горячего воздуха или азота.
Первые фракции десорбирующегося газа содержат в основном криптон и некоторое количество ксенона. Проходя через нижнюю, еще холодную зону адсорбера, ксенон вновь адсорбируется на угле, вытесняя поглощенный ранее криптон: таким образом, четкость разделения заметно увеличивается. Однако и в этом случае первые фракции ксенона загрязнены криптоном; после анализа на молекулярных газовых весах 25 эти фракции собирают в газгольдере 26 и направляют на повторную переработку со свежим газом из газгольдеров 18. При дальнейшей десорбции газа из угля в адсорбере 23 получают чистый ксенон, который поступает в газгольдер 27. Периодически чистый криптон из газгольдера 22 конденсируется в сосуде 28, охлаждаемом
157
156
жидким азотом, и газифицируется под давлением в баллоны 29, а ксенон из газгольдера 27 конденсируется в охлаждаемом сосуде 30 и газифицируется в баллоны 31.
В рассмотренной схеме вся аппаратура, начиная с газгольдера 1 для бедного криптонового концентрата и кончая газификатором 19, входит в состав типовой установки УСК-1, которая выпускается заводом в двух вариантах — для переработки 52,5 и 105 м3/ч бедного криптонового концентрата [21]. В первом варианте имеется два блока вторичного обогащения, во втором —три блока. При работе одного блока перерабатывается 52,5 м3/ч концентрата, для сжатия которого используется кислородный компрессор 2РК-2/4; при содержании в концентрате 0,1% Кг+Хе на установке можно получить до 40 л/ч чистой криптоно-ксеноновой смеси. Расход сжатого воздуха, необходимого для работы ректификационной колонны, составляет 80— 90 м3/ч при давлении до 150 ат.
Аппаратура для разделения криптоно-ксеноновой смеси с получением чистых криптона и ксенона разрабатывалась и частично изготовлялась во Всесоюзном электротехническом институте (ВЭИ) им. В. И. Ленина.
Ниже приводятся характеристики основных аппаратов установки. Печь для выжигания углеводородов выполняется в виде цилиндра из листовой нержавеющей стали марки 1Х18Н9Т, внутри которого находится контактная масса. В верхней части внутреннего пространства печи расположен теплообменник для нагревания поступающего концентрата. Корпус печи окружен электронагревателем из ряда спиралей, смонтированных на керамическом каркасе. Снаружи нагреватель изолирован шамотом и шлаковой ватой. В изоляционном кожухе этих печей поддерживается такое же давление, как и внутри печи, благодаря чему стенки печи не испытывают существенной механической нагрузки. Печи для первого и второго выжигания работают непрерывно, а печь для третьего выжигания, имеющая меньшие
Таблица 3.3 Характеристика печей для выжигания углеводородов
Выжигание
Показатель
1-е и 2-е 3-е
52 _
Содержание криптона н ксенона в концентрате, об. % . . 0,1—0,3 60—95
5 1,5
700 700
90 4,6
316 121
2960 1250
2475 735 '
23 6
158
размеры, — периодически, во время слива богатого концентрата из куба ректификационной колонны. Основные данные, характеризующие печи, приведены в табл. 3.3.
Ректификационная колонна имеет диаметр 250 мм и содержит 25 кольцевых тарелок, расположенных на расстоянии 60 мм одна от другой. В отгонной (нижней) секции колонны установлено 10 тарелок с внутренним кольцом диаметром 190 мм, в концентрационной (верхней) секции—15 тарелок с внутренним кольцом диаметром 100 мм. Конденсатор состоит из 241 медной трубки размером 8X0,5 мм, длиной 400 мм. Змеевик испарителя выпол- ^
нен из четырех медных трубок размером 8X1,5 мм, длиной 4 м.
Кислородный теплообменник имеет диаметр 154 мм, длину 1785 мм, выполнен из 19 медных грубок 8X1 мм, длиной 13 м; его масса 100 кг. Воздушный (азотный) теплообменник диаметром 140 мм, длиной 1320 мм выполнен из восьми медных трубок размером 8X1,5 мм, длиной 14,5 м; масса 68 кг. Блок глубокого охлаждения (колонна с двумя теплообменниками) имеет размеры в плане 1246X996 мм, высоту 3100 мм; масса его 1410 кг.
