Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Ниже описывается аппаратура, разработанная для очистки циркулирующего аргона в установке с рабочей камерой объемом около 80 м3, включающая в основном типовое оборудование, предназначенное для предприятий, производящих чистый аргон. Максимальный уровень загрязнений в среде, заполняющей рабочую камеру, принят равным 0,03%, чистота газа после системы очистки не ниже 99,995%. При уровне натекания загрязнений около 0,1%/ч требуемая кратность циркуляции составляет 0,1 : (0,03—0,005) =4. Таким образом, должно циркулировать
268
около 300 mz газа в час. Схема установки приведена на рис. 4.23. Загрязненный аргон засасывается из рабочей камеры 1 и шлюза для ввода людей пли материалов 2 циркуляционной газодувкой 3 типа РГН-1200ВБ. Аргон подогревается в теплообменнике 4 и к нему дозируется водород, который на каталитической массе в реакторе 5 связывает кислород. Аргон освобождается от капель влаги в сепараторе 6, собирается в газгольдере 7 и сжимается компрессором 8 типа КЗР-5/165 до 150 ат. Сжатый газ освобождается от капель воды и масла в сепараторе 9, осушается в блоке 10 типа ОК-600 с алюмогелем и нагнетается в реципиент //, состоящий из баллонов высокого давления емкостью по 410 л. За исключением блока осушки ОК-600, вся аппаратура очистки от кислорода и сжатия является комплектующим оборудованием установки получения технического аргона типа УТА-5А. Из реципиента // аргон направляется в блок низкотемпературной дистилляции типа БРА-1.
В процессе ректификации от аргона отделяются примеси азота и водорода, попавшего в аргон в реакторе 5. Эти газы отводятся в атмосферу из-под колпака конденсатора ректификационной колонны 12 и вместе с ними теряется до 3% перерабатываемого аргона. Чистый аргон собирается в нижней части колонны и отводится из блока дистилляции через теплообменник 13 в камеру /.
Для ускорения пуска установки и компенсации холодопотерь в процессе ее эксплуатации предусмотрена подача в конденсатор колонны жидкого азота. Расход хладагента составляет около 100 л на один пуск и до 10—15 л на 1 ч работы.
Для выпаривания жидкости в кубе колонны используется воздух, который засасывается компрессором 14 типа KB-ШОУ, сжимается до 150—200 ат, освобождается от углекислого газа в декарбонизаторе 15, от влаги и масла з сепараторе 16, окончательно сушится на алюмогеле в батарее 17 и через теплообменник 13 и дроссельный вентиль направляется в куб колонны 12 при давлении 6 ат. Компрессор, декарбонизатор, сепаратор и осушительная батарея являются комплектующим оборудованием типовой воздухоразделительной установки типа СКАДС-17.
Система очистки, таким образом, использует основное оборудование установок первичной и окончательной очистки аргона на заводах-производителях этого газа и позволяет направлять в рабочую камеру аргон с общим содержанием примесей не более 4• 10~4% (см. гл. III).
Уплотнение оборудования
Тщательная герметизация рабочих камер, коммуникаций, арматуры и аппаратов системы очистки позволяет Свести к минимуму утечку ценного газа и снизить затраты на эксплуатацию установок. 27Є
В практике эксплуатации оборудования с инертной атмосферой наибольшие трудности при нарушении герметичности системы возникают обычно в связи с натеканием воздуха извне. Как уже говорилось, для заданного' уровня содержания при- • месей в рабочей камере кратность циркуляции газа через систему очистки линейно возрастает с увеличением количества натекающего воздуха. Таким образом, нарушение герметичности оборудования приводит к необходимости интенсифицировать работу системы циркуляции и аппаратуры очистки.
Если очистка газов осуществляется путем химического связывания примесей, то при возрастании натеканий нарушается периодичность в работе'оборудования, так как требуется более частая смена отработанного поглотителя в реакторах. При этом резко возрастает расход реагентов. Поэтому в практике эксплуатации оборудования с инертными средами устанавливают предельные нормы натеканий.
Примеси в значительной степени проникают в систему через элементы оболочек камер и аппаратуры очистки, стенки и сочленения коммуникаций, сальниковые и иные уплотнения движущихся частей. Уровень натеканий, выражаемый обычно в долях (или процентах) геометрического объема рабочей камеры, при одинаковом качестве изготовления и уплотнения оборудования уменьшается с возрастанием объема системы. В промышленных установках допускается натеканне воздуха от 0,1 %/ч в системах относительно небольшого объема до 6,05%/ч в системах с большими камерами.
В вакуумном оборудовании, где нарушение плотности вообще исключает возможность достижения требуемого разрежения, на герметизацию обращается особое внимание и допускается уровень натеканий не более 0,005%/ч или повышение давления 36-Ю-3 мм рт. ст. в час.
Основными причинами нарушения плотности оборудования и натекания воздуха в системе с инертными средами являются: несовершенство узлов уплотнения в местах сочленения отдельных частей оборудования, смотровых окон, дверей, люков; дефектность материалов, используемых для изготовления аппаратуры (например, пористое литье); диффузия газов через детали из полупроницаемых материалов (пластмассы, резиновые детали, рукавицы); эксплуатационные «течи», связанные с периодическим открытием люков, дверей, функционированием шлюзов и т. д.
