Способ разделения газовых и парогазовых смесей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 01 0 53/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 471 6139/26 (22) 07.07.89 (46) 30.09.92. Бюл. К 36 (71) Организация "Гермес" (72) Ю.И,Казаков, А.В,Казаков и B.À,Ñêóäðà (56) Циклис Д.С. Расслоение газовых смесей, M. Химия, 1969, с.12 — 31.

Авторское свидетельство СССР

N. 994877, кл. F 25 J 1/00, 1983.

Изобретение относится к области разделения бинарной газовой и парогазовой смеси, в т.ч. к способам предварительного их обогащения перед разделением и может найти применение в химической, машиностроительной и прочих отраслях промышленности, Известны различные способы разделения газовых и парогазовых смесей; путем термодиффузии; с использованием цеолитов, пористых мембран и т.д.

Эти способы имеют недостатки, связанные с необходимостью большого энергообеспечения, сложного оборудования, Наиболее близким к предложенному является способ сжижения паров жидкости путем сжатия их в сосуде рабочим газом.

Однако известный способ имеет недостаток, поскольку не позволяет эффективно его испольэовать для обогащения и разделения бинарных смесей, Цель изобретения — повышение эффективности и расширение технологических возможностей за счет обогащения бинарных газовых или парогазовых смесей в оп- .

„„5U ÄÄ 1764683 А1 (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ И

ПАРОГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ (57) Изобретение относится к области разделения газообразных или парогазовых сред.

Предложено в способе разделения газовой и парогазовой смесей путем сжатия их в сосуде рабочим газом под давлением в качестве рабочего газа использовать газ с молекулярной массой большей, чем молекулярная масса легкой компоненты, и подавать его в нижнюю часть сосуда. 2 ил„1 табл. ределенной части сосуда наиболее легкой компонентой, Поставленная цель достигается тем, что в способе обогащения газовой и парогазовой смеси, имеющей разные молекулярные массы составляющих компонент путем подачи рабочего газа под давлением в сосуд используют рабочий газ с молекулярной, а массой большей, чем молекулярная масса легкой компоненты, и подают его в нижнюю часть сосуда.

Отличительные признаки способа: использование для сжатия рабочего газа с молекулярной массой большей, чем масса 0 » самой легкой компоненты газовой или паро- (л) газовой смеси; подача рабочего газа в нижнюю часть сосуда.

Физическая сущность способа заключа-!

1 ется в следующем.

При подаче рабочего газа в сосуд, заполненный смесью газов, молекулы рабочеlo газа, имея кинематическую энергию и определенное направление движения, передают ее молекулам газовой смеси, при этом молекулы газа легкой компоненты приобретают большую скорость. чем молекулы

1764683 газа тяжелой компоненты. В результате концентрационное равновесие смеси нарушается. В сосуде появляется зона, обогащенная легкой компонентой, что можно использовать для повышения эффективности способа разделения газовых смесей, При подаче газа снизу эффективность способа повышается, поскольку исключается конвективное перемешивание смеси.

При подаче газа сверху легкой компонентой обогащается нижняя часть сосуда, но при этом процессу разделения будет препятствовать процесс перемешивания за счет конвекции, К рабочему газу предъявляются определенные требования. Рабочий газ должен быть по возможности более тяжелый, т,к. с увеличением массы молекулы увеличивается передаваемый импульс движения. Кроме того, рабочий газ должен хорошо отделяться от компонент газовой смеси.

На фиг,1 показана установка для осуществления способа; на фиг.2 — график распространения концентрации компонент смеси

С двух газов; до осуществления способа — =

Сг

С1

=const, после — = var во времени, причем

Т1<Т2 где C> — концентрация первой компоненты, например, легкой;

Cz — концентрация второй компоненты смеси;

Т> и Т вЂ” время выдержки после подачи рабочего газа.

Установка для осуществления способа содержит сосуд 1, манометр 2, клапаны 3-7, хроматограф 8 и вакуумный пост 9, Способ осуществляется следующим образом, Сосуд 1, представляющий собой протяженный объем, располагают вертикально.

Сосуд откачивают вакуумным постом 9 до давления не более 1 мм рт,ст, Через клапан 4 сосуд заполняют газовой смесью, Через клапан 5 в сосуд подают рабочий газ.

С помощью хроматографа через клапаны 3, 6 и 7 определяют процентный состав газа в различных частях сосуда,, Из зоны с повышенным содержанием легкой компоненты ведется отбор газа, Смесь отбирается до концентрации легкой компоненты, равной ее концентрации в исходной смеси.

Конкретные режимы осуществления способа подбираются экспериментально.

Для анализа газов использовался электронно-захватный детектор и каторометр, которые устанавливались по ходу газового потока последовательно. Для упрощения анализа в качестве газа-носителя использовался аргон.

Эксперимент заключался в следующем.

Трубопровод, расположенный вертикально, заполнялся парами хладона — 113 и гелием, Проверялась равномерность распределения смеси по всей высоте трубопровода.

Снизу подавался газ с промежуточным молекулярной массой в данном случае — аргон.

Из нижней части трубопровода через 15 мин брался анализ. Первый анализ брался непосредственно после подачи аргона. Для расчета относительных концентраций гелия использовались значения абсолютных величин концентраций, взятых из диаграммы измерения концентраций гелия, снятой при проведении эксперимента, а концентраций хладона — 113 — по площади диаграммы измерений концентрации хладона-Аз, также снятой в процессе проведения эксперимента, В таблице представлены результаты

С> оценки V = —, при этом С вЂ” концентрация

С2 хладона — 113 (единица площади); Сг — концентрация гелия (единица длины).

Исчисленные значения С и С взяты с диаграммы.

Из таблицы видно, что после подачи аргона в нижней части установки смесь обогатилась хладоном — 113 и в значительной мере потеряла легкую компоненту, С течением времени концентрация в смеси выравнивается, приближаясь к исходной, Эксперимент показывает, что с подачей аргона происходят процессы сжатия, обогащения (разделения) смеси.

Способ может быть использован для разделения постоянно кипящих смесей, выделения вредных газовых выбросов промышленных предприятий, Формула изобретения

Способ разделения газовых и парогазовых смесей путем сжатия их в сосуде рабочим газом под давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса разделения бинарных смесей за счет обогащения смеси легкой компонентой в определенной части сосуда, в качестве рабочего газа используют газ с молекулярной массой рольшей, чем молекулярная масса легкой компоненты, и подают его в нижнюю часть сосуда, 1764683

Равновесная концен- Начальное измерение таия — = 64

t=0

Фиг.1

Составитель О,Чернуха

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M,Ìàêñèìèøèíåö

Редактор

Заказ 3328 Тираж 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

С2

1125 25

Измерение через 15 мин

754 27

Измерение через 30 мин — = 24,5