Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Степень использования титановой стружки может быть также повышена в одном реакторе за счет периодического переключения направления потока очищаемого газа. При этом значительно выравнивается концентрация нитрида титана по высоте и в сечениях слоя поглотителя. Следует иметь в виду, что титаном эффективно связывается азот только при наличии очень малых примесей кислорода и водяных паров, поэтому в системах очистки с использованием титана должна быть предусмотрена соответствующая последовательность операций [16]. После реактора, загруженного титаном, содержание кислорода и водяных паров обычно не превышает 5-Ю-4—10_3%, азота — менее 2 -10"3 % -
Для очистки от кислорода и азота могут использоваться лантан и цирконий, которые обеспечивают скорость и глубину очистки, не уступающие титану [3]. Эффективным поглотителем азота является также металлический уран. Дейвидж и др. [17] нашли, что, начиная с 250°С, ураном хорошо связываются кис-: лород и углекислый газ, а выше 550° С —также и окись углерода. Перегрев урана выше 930° С несколько снижает его активность.
При обработке небольших объемов газа может оказаться удобным жидкий поглотитель — щелочной раствор натриевой соли антрагидрохинон-2-сульфокислоты. Очистка инертного га-
за осуществляется в длинном трубчатом змеевике, в который струей • газа всасывается поглощающий раствор «а принципе газлифта. При умеренных скоростях газа может быть получено остаточное содержание кислорода менее 2-Ю-5 об.% [18].
Поглощение водорода. Необходимость в очистке газа от водорода возникает при подаче в систему свежего гелия, который может содержать до 0,5% Н2, или в тех случаях, когда водород выделяется в рабочей камере. Заметное количество водорода поступает в циркулирующий газ также в первые часы работы свежего металлического кальция.
Для поглощения водорода предпочтительнее использовать окись меди, на которой реакция идет по уравнению
СиО + Н2 -> Си + Н20.
Скорость поглощения водорода достаточно велика уже при 350°С, однако процесс следует проводить при температурах до 500°С. При полном превращении 1 кг СиО связывает 322 л водорода, однако действительная емкость поглотителя не превышает 30% максимальной, и в производственных условиях 1 кг СиО связывает лишь около 100 л водорода.
Обычно используется комковая окись меди или таблетки с. насыпным весом (1,5-=-1,7) • 103 кг/м3. При 350—400°С, объемной скорости 2000 ч~1 и начальной концентрации водорода около 1% к моменту, когда степень насыщения поглотителя достигнет 65 л И2/кг СиО, содержание водорода в очищенном газе не превышает 0,0001%- Это соответствует поглотительной способности около 100 объемов водорода на один объем слоя поглотителя.
Регенерируют поглотитель продувкой слоя смесью воздуха с азотом или аргоном (~Ю% 02) при 350—400° С и объемной скорости до 2000 ч~х.
Особым случаем является использование СиО для очистки газов от изотопов водорода — дейтерия и трития, которые таким образом переводятся в окислы, сравнительно легко удаляемые затем глубокой конденсацией. При необходимости еще более понизить содержание изотопов водорода в очищаемом газе их разбавляют чистым водородом. В поток газа перед реактором добавляют некоторое количество водорода и снижают, таким образом, концентрацию изотопов до реактора и особенно сильно после него. Например, если при исходном содержании изотопов 0,001% ввести в поток газа водород до концентрации -0,01 %, то концентрация изотопов в газе за реактором может быть уменьшена до 10_5%.
Аналогично, если в очищаемом газе имеются окислы изотопов водорода, то в поток вводят пары воды и затем осуществляют достаточно глубокую осушку газа. Так, если содержащиеся в газе окислы дейтерия и трития разбавить водяным па-Ром в 10 раз, а затем осушить газ до температуры точки росы
235
234
—50° С, чему соответствует содержание паров 0,005 об.%, то содержание окислов изотопов водорода снизится до 5 -10~4 % • Очистка от углекислого газа. Углекислый газ эффективно связывается растворами этаноламинов: моноэтаноламина С2Н4ОН1ЧН2, диэтаноламина (С2Н4ОН)2-НН и триэтаноламина (С2Н4ОН)31Ч, а также растворами ИаОН или КОН при промывке газа в скрубберах. Если необходимо избежать увлажнения газа, очистку инертных сред от С02 осуществляют пропусканием газа через слой гранулированной твердой щелочи. Преимущественно используют поглотитель с гранулами в виде полусфер или чешуек диаметром 6—8 мм. Реакция идет по уравнению
2№ОН + С02 N83003 + НаО.
В процессе очистки газа и поглощения СОг гранулы покрываются слоем соды, затрудняющей диффузию молекул С02 к активной щелочи, поэтому скорость поглощения существенно падает во времени и значительная часть щелочи практически не используется.
Более удобен для лабораторных и производственных целей препарат едкого натра — аскарит, представляющий гранулированную сухую смесь щелочи с асбестом. В грануле аскарита щелочь покрывает волокна асбеста тонким слоем и в процессе поглощения С02 реагирует пологостью. Это обеспечивает высокую емкость аскарита по СОг, достигающую 29 вес. %, и позволяет сохранить высокую скорость поглощения примеси до пол-,: ной обработки поглотителя.
