Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
М. Е. Внхман и Ш. Л. Соколпн [43] описали полностью автоматизированную установку с двумя силикагелевымн адсор-
362
263
берами для осушки примерно 30 м3/ч газа до точки росы при температуре —40°С.
Сухой газ, свободный от кислорода. В установках с циркуляцией сухой и свободной от кислорода среды (см. рис. 4.21,6) используется в основном инертный газ. Однако условия технологического процесса в рабочих камерах допускают присутствие в защитной среде значительных количеств азота (аргоно-азот-ная среда).
Установка с аргоно-азотной средой включает адсорбер- для поглощения влаги и реактор для связывания кислорода. Начальная концентрация азота определяется качеством используемого инертного газа, обычно технического аргона. В дальнейшем содержание азота увеличивается вследствие подсоса воздуха; например, если подсос извне составляет 0,05%/ч, то содержание азота за 5 суток возрастает на 5%. Периодически, в зависимости от допустимого уровня содержания азота, система продувается техническим аргоном. При однократной продувке одним объемом газа содержание азота в системе может быть снижено от 6 до 1%. Если содержание азота должно поддерживаться приблизительно на одном уровне, то в систему очистки включают аппаратуру для непрерывного удаления азота, например с использованием низкотемпературной дистилляции. Поскольку не требуется удаления всего азота, в аппаратуру очистки от азота направляется только часть всего циркулирующего газа.
Регенерация поглотителя кислорода осуществляется смесью водорода с аргоном на месте или с выемкой гильзы с активной массой; выбор места регенерации диктуется соображениями пожарной безопасности. Регенерирующий газ нагревается только до начала регенерации и в последний период этого процесса. При активном восстановлении поглотителя кислорода происходит саморазогрев слоя и газа, н оптимальная температура поддерживается дозированием водорода.
В процессе восстановления СиО или МпОг из реактора выходит не только горячий, но и влажный газ. Однако сильное увлажнение происходит только в первый период регенерации, .когда поглотитель активно восстанавливается. Затем регенерирующий газ увлажняется мало, и он вполне пригоден для продувки адсорберов. Вначале горячий влажный газ только прогревает сорбент, а затем, по мере того как влажность его уменьшается, он осуществляет ч также десорбцию и унос влаги.
При такой схеме работы аппараты рассчитываются так, чтобы периодичности регенерации поглотителя кислорода и сорбента влаги совпадали.
При регенерации малых реакторов и адсорберов продувочные газы выпускаются в атмосферу, но в крупных установках вслед за реактором и адсорбером устанавливают конденсатор влаги, в продувочный газ добавляют водород и направляют его
на повторное использование (циркуляция регенерирующего газа).
При относительно небольших натеканиях кислорода и выделениях влаги удается сконструировать аппараты с длительным периодом работы между двумя регенерациями. В этом случае можно ограничиться одним адсорбером и одним реактором, но в крупных системах обычно устанавливают по два аппарата параллельно.
Н. С. Грачев н П. А. Кириллов [44] описали установку небольшой производительности с очисткой инертных газов от кислорода и паров воды вначале на активном препарате меди, осажденной на шариках из силикагеля диаметром 10 мм, а затем путем барботажа газа через расплав металлического натрия при 200—250 °С.
Удаление кислорода, азота, углекислого газа и водяных паров. По методу удаления азота различают установки с химическим поглощением азота кальцием или другими поглотителями, с низкотемпературной дистилляцией (при очистке аргона) и с низкотемпературной адсорбцией (при очистке гелия).
Установки с химическим связыванием примесей. Инертная среда из рабочей камеры газодувкой подается для осушки в адсорбер с силикагелем или алюмогелем и освобождается от углекислого газа в реакторе с аскаритом или едкой щелочью (см. рис. 4.21, в). Цеолиты типа СаА наряду с поглощением влаги при комнатной температуре хорошо связывают и углекислый газ до остаточного содержания порядка 10~~4%, поэтому при использовании в качестве осушителя цеолитов включение в схему реактора с едкой щелочью не требуется.
Сухой газ проходит через реактор с МпО для связывания кислорода и направляется в реактор с кальцием, нагретым до 700° С. Чтобы предупредить унос паров и конденсацию легко воспламеняющейся пленки металлического кальция на холодных частях аппаратуры, за слоем кальция устанавливается патрон с активированным углем и фильтр для улавливания угольной пыли.
При использовании металлического кальция установка снабжается реактором с СиО для связывания водорода, выделяющегося вследствие диссоциации при высоких температурах пленки Са(ОН)2, всегда покрывающей поверхность зерен свеже-загруженного кальция. В течение первых 6—9 ч после пуска в работу вновь загруженного реактора рабочая камера отключается от системы очистки и осуществляется внутренняя циркуляция газа через реактор с СиО при 400° С до полного поглощения водорода.
