Способ очистки аргона от кислорода

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 842359 (21) 3774234/23-26 (22) 20.07.84 (46) 15.04.86. Бюл. ¹ 14 (72) В.Ф. Густов, С.А. Могильницкий и И.В. Ермолина (53) 621.593(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 842359 кл. F 25 J 3/02, 1976 °

„„SU„„1224519 A (51) 4 . F 25 J 3/00 (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ АРГОНА ОТ

КИСЛОРОДА по авт.св. N- 842359, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це.лью повышения чистоты аргона, часть .потока аргона из первого реактора подают через байпасную линию и соединяют с основным охлажденным потоком, причем эту часть потока изменяют в зависимости от температуры в первом реакторе.

1224519

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к очистке газов от кислорода или водорода методом каталитического гидрирования, и может быть применено, например, $ для очистки от киалорода сырого аргона, получаемого в установках разделения воздуха.

Целью изобретения является повышение чистоты получаемого аргона. 16

На чертеже схематично показано устройство для реализации предложенного способа.

Устройство содержит реакторы 1 и

2, посредством трубопроводов соеди- 1$ ненные с холодильниками 3 и 4. Влаго отделитель 5 стоит на потоке газа после холодильника 3 и соединен с реактором 2. Влагоотделитель 6 расположен на потоке газа после холодиль 10 ника 4.

На потоке водорода в реакторы 1 и

2 установлены клапаны 7 и 8. На входе аргона в реактор 1 установлен газо-. анализатор на кислород 9. Газоанали- 2$ затор 10 на водород установлен на потоке газа после реактора 2 °

Температурные датчики 11 и 12 расположены в реакторах 1 и 2. На линии потока газа после реактора 1 располо" ЗО

;кен байпасный клапан 13 для перепуска газа минуя холодильник 3 и влагоотделитель 5, Способ реализуется следующим образом.

3$

Сырой аргон с содержанием кислорода до 4,5 об.7 последовательно проходит через заполненные катализатором реакторы 1 и 2. В каждый реактор дозируется водород соответственно че- 4 рез клапаны 7 и 8.

В результате реакции каталитическо-! го гидрирования температура аргона в реакторе повышается приблизительно на

230 С на каждый процент связываемого о в этом реакторе кислорода. На выходе из каждого реактора аргон охлаждается в холодильниках 3 и 4, образовавшаяся в процессе каталитического гидрирования влага при этом конденсируется и. выделяется во вла- гоотделителях 5 и 6.Температура поступающего на очистку аргона практически не изменяется и равна приблизительно 20 С. Поэтому 5$ температура в реакторе 1 зависит только от количества связываемого в реакторе кислорода. Температура в реакторе 2 зависит как от количества связываемого в реакторе кислорода, так и от температуры поступающего в реактор аргона, т.е. от степени охлаждения аргона между первым и вторым реакторами.

Содержание кислорода в поступающем на очистку аргоне контролируют газоанализатором 9. При содержании кислорода более 4,57 установка автоматически отключается.

Подачу водорода в реактор 2 регулируют автоматическим клапаном

8 по сигналам газоанализатора 10 таким образом, чтобы в уходящем аргоне поддерживался постоянно заданный избыток водорода.

Подачу .водорода в реактор 1 регулируют автоматически клапаном 7 по сигналам температурного датчика

12, расположенного в реакторе 2, таким образом, чтобы температура в реакторе 2 поддерживалась постоянной, равной, например, 500 С.

Степень охлаждения аргона между первым и вторым реакторами регулируют автоматически байпасным клапаном

13 по сигналам температурного датчика 11, расположенного в реакторе 1, таким образом, чтобы температура в реакторе 1 также поддерживалась постоянной (например, 500 С) .

Изменение содержания кислорода в поступающем на очистку аргоне в основном рабочем диапазоне 2,5—

3,5 об.7 приводит к изменению количестна кислорода, связываемого в ре акторе 2, но температура в обоих реакторах сохраняется высокой за счет изменения степени открытия байпасного вентиля 13. Зто создает оптимальные условия для процесса каталитического гидрирования и обеспечивает стабильное высокое качество очистки аргона.

Если же содержание кислорода в поступающем аргоне снизится до вели-чины менее 2 об.Х, клапан 7, стараясь поддержинать заданную температуру в реакторе 2, закрывается полностью и реактор 1 перестает работать. Реактор 2 при этом продолжает работать

ls нормальном режиме, клапан 8 обеспечивает заданный избыток водорода в очищенном газе.

При повышении содержания кислорода в поступающем аргоне сверх

2. o6„X реактор 1 опять автоматически включается в работу.

Составитель Л. Никитин

Техред Н.Бонкало Корректор К. Иаксимишинец

Редактор Л..Веселовская

Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1910/34

Производственно-, полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 12245

В качестве конкретного примера ! реализации предложенного способа рассмотрим работу установки очистки аргона от кислорода производительностью 1100 м /ч при изменении содер- 5 жания кислорода в сыром аргоне в диапазоне 2,5-3,5 об.Х.

Температуру аргона на входе в установку примем равной 20 С, а на выходе из холодильника -30ОС. Система авто- 10 матического регулирования температуры о в реакторах 1 и 2 настроена на 500 С.

Начальное содержание кислорода в сыром аргоне 3,5 об.Х.

По сигналу от газоанализатора 10 клапан 8 начинает дозировку водорода в реактор 2. Температура в реакторе

2 растет. После достижения температуо ры в реакторе 2 близкой к 500 С кла- 20 пан 2:,по сигналу от температурного датчика 12 начинает дозировку водорода в реактор 1. Температура в реакторе 1 начинает подыматься. Если температура в реакторе 1 стабилизируется 5 о на уровне ниже 500 С (при установиво

Шейся в реакторе 2 температуре 500 С), то по сигналу от температурного датчика 11 открывается байпасный клапан

13. При этом повышается температура Зо на входе аргона в реактор 2, соответственно, больше открывается клапан 7, и температура в реакторе 1 устанавливается на заданном уровне -500 С.

При этом в реакторе 1 прирост

35 температуры за счет тепла реакции о гидрирования составляет 500-20=480 С, т.е. количество связываемого в реакторе кислорода 480 2, 1 об.X.

Следовательно, в реакторе 2 при этом связывается 3 5-2, 1=1,4 об.Ж кислорода. Прирост температуры в реакторе 2 е за счет тепла реакции 1 4 ° 230-320 С, а температура аргона .на входе в реактор 2 500-320=180 С. При этом количество аргона, которое байпасируется при 500 C crepes клапан 13, составляет около 360 м /ч.

Если содержание кислорода в сыром аргоне снижается до 2,5 об.Х, то температура в обоих реакторах остается прежней (500 С), количество кислорода, связываемого в реакторе

1, — 2,1 об.7., а количество кислорода, удаляемого в реакторе 2, - всего

2,5-2, 1 0,4 об.X. Прирост температуры в реакторе 2 за счет тепла реакции 0,4 i 230 90.С, температура арго- . на на входе в реактор 2 500-90 =

= 410 С.

При этом количество аргона, байпа сируемое через клапан 13, составит около 880 м ./ч.

Таким образом, предложенный способ

I ,позволяет поддерживать оптимальную температуру во всех реакторах при значительных колебаниях содержания кислорода в поступающем на очистку аргоне.

Применение предложенного способа обеспечивает сохранение высокого качества получаемого аргона при изменении состава поступающего на очистку аргона.