Способ очистки аргона

 

Изобретение относится к способам глубокой очистки газов от примесей кислорода и водорода, может быть использовано для получения высокочистых газов и позволяет повысить степень очистки аргона. Для осуществления способа очищаемый аргон пропускают последовательно через два слоя адсорбента, в качестве первого слоя используют цеолит типа NAA, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 5 - 10%, а в качестве второго слоя используют цеолит типа NAM, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 85 - 90%. Концентрации кислорода и водорода в очищенном аргоне составляют 1<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-5</SP> об.% и 0,8 - 1<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-4</SP> об.% соответственно. 1 табл.

союз совегских

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 01 0 53/02

ГосудАРственнЫи кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вЂ” 0,05 —.0,1 (21) 4666323/26 (22) 27.03,89 (46) 15.07,91, Бюл. N. 26 (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности и Институт химии силикатов им. И. В, Гребенщикова (72) Ю. Я, Игнатов, Г. А. Головко, С. С. Хвощев, В. Ю. Челышев, М.А. Шубаева и С, Г. Разборова (53) 66,074.7(088.8) (56) Патент CLLIA N 3996028, кл, В01 О 53/02,,1976. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ АРГОНА (57) Изобретение относится к способам глубокой очистки газов от примесей кислорода

Изобретение относится к технологии разделения газовых смесей, в частности к способам очистки аргона от микропримесей при криогенных температурах.

Цель изобретения — повышение степени очистки аргона, уменьшение его потерь и обеспечение одновременной очистки от микропримесей кислорода и водорода.

При последовательном пропускании очищаемого аргона через два слоя адсорбента в качестве первого слоя используют цеолит типа NaA. модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите

5 — 10, в котором поглощаются примеси кислорода, в качестве второго слоя используют цеолит типа NaM, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 85-90%, в котором поглощаются примеси водорода.

„„5Ц „„1662641 А1 и водорода, может быть исользовано для получения высокочистых газов и позволяет повысить степень очистки аргона. Для осуществления способа очищаемый аргон пропускают последовательно через два слоя адсорбента, в качестве первого слоя используют цеолит типа NaA, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 5 — 10%, а в качестве второго слоя используют цеолит типа NaM, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 85 — 90 . Концентрации кислорода и водооода в очищенном аргоне составляют 1. 10 и 0,8-1 10 об.% соответственно, 1 табл.

Цеолит типа NaA, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 5-10, получают следующим образом.

Навеску цеолита NaA, содержащего

99,9 катионов натрия, обрабатывают определенным количеством 0,1 н раствора

СаС!2 соответсвующим избытку (для получения 5- и 10%-ной степени обмена соответственно), при 20-25"С в течение

3 — 4 суток. Затем навеску переносят на фильтр, отмывают от избыточного количества СаС!2 (до отрицательной реакции нэ ион

CI по А9МОз в промывочных водах) и высушивают.

Пример.1 кг цеолита NaA обрабатываются 5,5 л 0,1 н. раствором CaCIz c

m=0,05 — 0,1 при 20-25 С в течение 3.5 суток, 1662641 затем переносят на фильтр, отмывают и высушивают.

Полученный цеолит NaA имеет следующие характеристики: молярное отношение

ЯОг/А!гОз 1,7-2,1; молярное отношение

МагО/Ab0a 2,3-2,6; химический состав:

/(0,9 Маг (0,1)Са /О А!гОз(1,7 — 2,1)310гх х5НгО; предельный адсорбционный объем кристалла, определенный по НгО, 0,28 см /г; насыпная плотность гранулированного цеолита со связующей глиной 0,7 — 0,75 г/см; размер сферических гранул 1,5 — 2,5 мм. з, Цеолит марки NaM, содержащий 85—

90% катионов кальция, получают следующим образом.

Навеску цеолита NaM обрабатывают восьмикратно определенным количеством 1 н. раствора СаС1г, соответствующим общему избытку — 100, при 90 С в течение 8 суток. Производят 8 обработок по 24 ч каждая свежим раствором

СаСЬ, после чего навеску переносят на фильтр, отмывают от избыточного количества CaClz и высушивают.

Пример 1 кг цеолита NaM обрабатывают 210 л 1 н. раствора СаС1г с m=100 (8 обработок по 26,25 л каждая) в течение 24 ч при 90ОС, затем переносят на фильтр, отмывают и высушивают.

Полученный цеолит СаМ имеет следующие характеристики: молярное отношение

ЯОг/А!гОз 9,8; молярное отношение

СаО/А1гОзг 0,85; химический состав;

/(0,85)Са+ (0,15)Наг+/ О А 1гОз(9,8) S I 02" х7Нг0; предельный адсорбционный объем кристалла, определенный по НгО, 0.21 см /г; з насыпная плотность гранулированного цеолита со связующей глиной 0,7 — 0,75 г/см; з, размер сферических гранул 1,5 — 2,5 мм.

В таблице приведены данные по адсорбционной способности.цеолитов NaA u NaM по отношению к аргону, из которых видно, что при содержании кальция в NaA 3-10% и в NaM 85-97% адсорбционная емкость цеолитов по аргону минимальна.

Цеолит NaA при очистке аргона от примесей кроме кислорода, поглощает до 2030 см /г аргона, что увеличивает потери аргона и уменьшает величину адсорбции кислорода цеолитом.

Способ осуществляют следующим образом.

Очищаемый газ — аргон, пропускают последовательно через слой цеолита типа

NaA, а затем через слой цеолита типа NaM при 95-105 К и давлении 0,15-0,2 МПа в адсорбере в состоянии, близком к насыщению. Высота каждого слоя цеолита 0.5 м.

Пример 1. Газообразный аргон, 5 содержащий 5 10 % кислорода и 3 10

-з, водорода, пропускают через слой цеолита типа NaA, содержащего 90% катионов натрия, и слой цеолита типа NaM, содержаще- го 85% катионов кальция, Очищенный аргон

10 содержит менее 1 10 кислорода и ме-5О нее 1 10 % водорода. Потери аргона за счет адсорбции его цеолитами составляют

0,3%.

Пример 2. Газообразный аргон, 15 содержащий 8 10 % кислорода и 9.10 з% водорода, пропускают через слой цеолита типа NaA, содержащего 95% катионов натрия, и слой цеолита типа NaM, содержащего 87% катионов кальция. Очищенный

20 аргон содержит менее 1 . 10 % кислорода менее 1 10 4% водорода, Потери аргона за счет адсорбции его цеолитом составляют

0,2%.

Пример 3. Газообразный аргон, 25 содержащий 5 ° 10 % кислорода и 9 10 водорода, пропускают через слой цеолита типа NaA, содержащего 95 катионов натрия, и слой цеолита типа NaM, содержащего 90% катионов кальция. Очищенный аргон

30 содержит менее 1 10 % кислорода и менее

1 10 % водорода. Потери аргона за счет адсорбции его цеолитом составляют 0,15%, Пример 4 (известный), Газообразный аргон, содержащий 5 10 кислорода и Зк

35 х10 % водорода пропускают через слой це-з, олита типа NaA, содержащего 99,9% катионов натрия (промышленный образец).

Очищенный аргон содержит 8.10 % кисло-4 <> рода и 1 ° 10 водорода.

Пример 5, Газообразный аргон, содержащий 5 10 % кислорода и 3 10- % водорода, пропускают через слой цеолита типа NaM, содержащего 80% катионов кальция. Очищенный аргон содержит 6 10 %

-4

45 водорода и 5 . 10 % кислорода.

Пример 6. Газообразный аргон, содержащий 5 . 10 % кислорода и 9 10 % водорода, пропускают через слой цеолита типа

NaM, содержащего 87% катионов кальция, и

50 слой цеолита типа NaA, содержащего 8% катионов кальция. Очищенный аргон содержит

2 10 % кислорода и3 10 % водорода, В катионообменных формах цеолита

NaA, содержащих менее 10% катионов кальция, наблюдается повышенная адсорбция аргона. Уменьшение содержания катионов менее 5% трудно осуществимо и нецелесообразно, так как полностью исключить адсорбцию арнога невозможно. При этом

1662641

Формула изобретения

Составитель Ю.Василенко

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор А.Огар

Заказ 2218 Тираж 444 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 количество поглощенных паров кислорода исследованными цеолитами остается практически постоянным. При содержании в цеолите NaM менее 85 Са потери аргона становятся существенными, а увеличение содержания Са более 90, как и в случае использования цеолита NaA, не позволяет полностью исключить потери аргона, Как следует из примеров, предлагаемый способ обеспечивает повышение степени очистки аргона за счет уменьшения остаточного содержания водорода менее 1 10 и кислорода менее 1 . 10, уменьшает

-5 потери аргона в 6 — 10 раз по сравнению с известным способом. Предлагаемый способ обеспечивает одновременную высокоэффективную очистку аргона от примесей кислорода и водорода.

Способ очистки аргона от микропримесей при криогенных температурах и давле5 нии выше атмосферного с помощью синтетических цеолитов, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки аргона, уменьшения его потерь и обеспечения одновременной очистки от

10 микропримесей кислорода и водорода, очищаемый аргон пропускают последовательно через два слоя адсорбента, в качестве первого слоя используют цеолит типа NaA, модифицированный катионами кальция до

15 их содержания в цеолите 5 — 10, а в качестве второго слоя используют цеолит типа

NaM, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 85 — 90o