Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
113 Кузнецов В. M. «Ж- эксперим. и теор. физ.», 32, 1001 (1957).
114. Keesom W. H. et al. Physika, 1, 1109 (1934).
115 Clusius, Meyer. Helv. chim. acta, 36, 2045 (1953).
116. В г о s t г о m K. J. et al. Nature, 160, 498 (1947).
117. Koch J. Nature, 161, 566 (1948).
118. Hertz G, Naun. Z. Electrochem, 58, 612 (1954); Z. Naturforsch., 10a, 170 (1955).
119 Massey В J ORNL-2325, Oak-Ridge National Laboratory, 1957.
120 Glueckauf E. F. et al. Dis. Faraday Soc, No. 7, 199 (1949).
121. С a m p a r g u e R. Франц пат. № 1583714, 14.04.67.
122. Daunt J. G. et al. Phys. Rev, 72, 502 (1947); J. Chem. Phys., 15, 759 (1947).
123. E сель сон E. H, Лазарев Б. Г. «Ж. эксперим. и теор. физ.», 20, 742 (1950).
124 П е ш к о в В П. «Ж. эксперим. и теор. физ.», 30, 850 (1956).
125'. L a n е С. Т. et al. Phys. Rev, 73, 256 (1948).
126 R e у n о 1 d s С. A. et al. Phys. Rev, 76, 64 (1949).
127. S о 11 e r T. et al. Phys. Rev, 91, 1058 (1953).
8 Инертные газы.
Глава четвертая
Тонкая очистка инертных газов. Аппаратура с инертной средой
Проведение технологических операций в инертных средах находит широкое применение в различных отраслях промышленности. В большинстве случаев это позволяет получить изделия повышенного качества, а иногда является обязательным условием для осуществления технологических процессов (см. гл. I). В металлургии и термообработке черных и некоторых цветных металлов применяются инертные среды, состоящие в основном из азота и углекислого газа {1, 2]. Однако во многих процессах металлургии и обработки таких металлов, как титан, тантал, уран и цирконий, при работе с радиоактивными и химически активными соединениями азот и углекислый газ проявляют себя реакционноспособными газами, присутствие их недопустимо даже в небольших количествах.
В этой главе рассматриваются только те вопросы, которые возникают при использовании защитных сред на основе инертных газов, главным образом аргона и гелия. ^
Лабораторная и производственная практика предъявляет весьма высокие требования к чистоте защитных сред и во многих случаях содержание примесей в инертных газах (02, N2, СОг, влага и др.) не должно в сумме превышать 0,02—0,03%. Между тем часто возможности получить газы указанной чистоты в требуемых количествах ограничены.
В процессе эксплуатации оборудования с защитными средами происходит непрерывное загрязнение их воздухом и другими активными газами, проникающими через неплотности системы или выделяющимися в результате протекающих технологических процессов. Указанные обстоятельства обусловливают необходимость комплектования оборудования, использующего инертные защитные среды, аппаратурой для тонкой очистки инертных газов.
В этой главе рассматриваются методы очистки от основных примесей в инертных газах: кислорода, азота, углекислого газа, углеводородов и влаги. В технологических процессах, осуществляемых в камерах с защитной средой, могут выделяться и другие вещества в виде газов, дымов или туманов; очистка от этих га-
226
зов должна быть рассмотрена отдельно в каждом конкретном случае.
При сооружении оборудования с инертными средами решаю* щее значение приобретают правильное конструирование и эксплуатация аппаратуры. Особое внимание должно быть обращено на выбор материалов и уплотнение аппаратов. Возникает также необходимость регулярно или эпизодически проверять уровень натеканий в систему с инертной средой, находить места и определять величину течей ценного газа. Некоторые сведения по этим вопросам содержатся во второй части главы.
Химические методы очистки
Основные компоненты воздуха — кислород и азот, являющиеся главными примесями в инертных средах, могут быть свя* з_аны металлами, нагретыми до высокой температуры.
Кислород связывается относительно легко, и для его удаления могут использоваться многие металлы и некоторые низшие окислы. Обычно для очистки кислорода используют наиболее эффективные, доступные и относительно дешевые реактивы: активную медь и двуокись марганца (пиролюзит). Поглощение азота протекает значительно труднее, с меньшей скоростью -и при более высокой температуре. Для этого процесса могут быть использованы щелочные, щелочноземельные и тяжелые металлы [3]; наиболее часто применяют кальций, иногда литий, реже натрий, калий или их сплавы, титан, тантал. Все эти металлы весьма энергично соединяются и с кислородом, однако вследствие их относительной дороговизны и дефицитности очистку газа от азота рекомендуется производить после очистки от кислорода на других, более дешевых и доступных реагентах.
Активная медь. При повышенных температурах медь энергично соединяется с кислородом: 2Cu + 02->2CuO, причем 1 кг металлической меди в пределе связывает 252 г или 176 л кислорода.
Поверхность меди в присутствии кислорода покрывается пленкой окиси уже при 180° С и с повышением температуры этот процесс прогрессивно ускоряется. Авторы работы [4] исследовали процессы очистки аргона и криптона, содержащих 0,2—9,5% 02, при объемных скоростях 740—8900 ч~~х (740 мг таза в час 'Ha 1 м3 поглотителя) и температуре до 500° С. Использовались образцы активной меди, полученной восстановлением реактивной гранулированной окиси меди по ГОСТ 4468—48 (средний размер гранул 3—4 мм), а также таблетки, приготовленные из порошкообразной окиси меди по ГОСТ 4469—48 прессованием в виде цилиндриков диаметром 6—8 мм и высотой 5 мм с применением жидкого стекла в качестве связки.
