Способ разделения газовой смеси

 

О П И С А Н И Е 330590

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Ссюа Сееетских

Сациалистических

Респтблии

Зависимый от патента К вЂ”.ЧПК В Old 15/08

Заявлено 12 111.1969 (PLo 1320709/26-25) Приор,итет—

Опубликовано 24.11.1972, Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 17.XI.1972

Комитет Ilo делам иасбретеиий и открытий при Саеете Мииистрав

СССР

УДК 66.071.6 (088.8) Ин остр а н ец

Роже Компаргю (Франция) Иностранная фирма

«Коммиссариат а л Энержи Атомик> (Франция) Автор изобретения

Заявитель gg+Q© 11 А Я

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к способам разделения смесей газов, содержащи х,компоненты с различными массами молеиул и, в частности, смеси:и,з стоп гхв.

Известен способ, разделения тазовой смеси с ттрименением вакуумирова нной камеры, в,которую разделяемую смесь и вспомогательный газ в водят в виде струи со сверхзвуковой ско ростью ic образованием удар ной волчины. Отбор фракции смеси, обедненной легкими молекулами, произ водят из зоны удар ной волны, а фракцию, обогащенную легиими иолекулами, вне зоны ударной волны.

Цель и зобретения — повышение степени разделения компгинентов смеси.

Цель достигается тем, что вспомогательный газ используют для образованиия,газовой струи, .вводимой со сверхзвуковой скоростью в ка меру, а разделяемую смесь вводят,B камеру вне зо ны ударной волны

Отбор .ф1ра кции смеси, обогащен ной легкими

MoëåêóëàlìiH, п ро изводят,из зо ны ударной волны, а фракцию смеси, обеднвныую легкими молекулами, отбирают .снаружи зоны ударной вол;ны, Су1щно сть изобретения поясняется чертежо м, HB котором представлена схема .од ного из воз1моисных BBlpHBHTQIB устройства для осуществления предложенного способа.

В у спройстве камера 1 содерж ит газовую смесь,,предназначенную для обработки и BIBOдимую из,резервуара 2 через (BIIHIITHль !.

В ту же камеру вводится вспомогательный газ через сходящееся коническое сопло 4 пз резер5 вуара б, где имеется zalB IeiHIIe Рс. Камера 1 обладает круговой симметрией по отношению к оси сопла 4.

При цили ндрической конструкции камера 1 имеет по своей о кружнссти кольцевую камеIp р, б, ограничви ную перегородкой 7 с просверлен ны ми отверстиями,в с редней зоне. На сос 8 позволяет поддерживать в |камере 1 динамическое давление Р,, меньшее, чем давление Р„; таким образом, IBGIIoìoãàòåëbíûé газ, в веденный сверхзвуковой ст руей,,распределяется iBOкруг со.пла 4.

Создание да вления вокруг струи вспомогательного, газа, выходящего |из сопла 4, осуществляется постоян но. Благодаря этому струя, выходя щая,из сопла, остается круговой по отношению,к его оси, такой же, как созданный п|рофиль удар ной волны.

Давление Р, противодействует истечению струи, вызывая образование ударной iBQJIIHbl, которая делит iIIpocrpaHOIIBO на зону,,где скорость истечения дозвуковая, и зону, где скорость сверхзвуковая и соопветствует разрыву соответствующих ха рактеристи к газов.

Необходимо избегать об разова ния второй

30 струи, которая может нарушить профиль удар330590 ной волны. Для этого првдусматри вают доста. точное расстояние между соплом 4 и патрубком 9 подачи смеси, отверстие последнего ориентируют на бо кс вую стенку;камеры 1.

Для отвода содержимого из асманы ударной вол ны используют вытяиную трубу 10, расходящуюся,в верхней, части, в которой, насос 11 создает область, низкого да(вления Р2.

Отабра|нная фракция падаегся насосом 11 в рвкуперацноиный сборник 12, где ком по нвнты смеси могут быть, лепко освобождены от вспомогательного газа, который можно использовать снова. Смесь,,не попавшая в вытяжную тру бку 10, имеет в своем составе обедненную легкую фракцию и отбирается tHañoссм 8. По выходе из последнего и п ри дальнейшем отделении вспамогателыный газ может быть испольэовали сносна.

П р и м eip 1. Верхний край вытяжной трубы 10 заострен, как,показано HB рисунке, и имеет заточнику под внешим утлом 70 и внутренн им 50, диаметр трубы ра вен 20,83 мм.

Коническое сужающееся сапло 4 .имеет диамет р выходи о го отверстия,;равный 0,47 мм.

В .качесгве вспомагателыного взят углекислый газ СО, который легко отделяегся путем ко нФ денсации. Он падаегся, в сапло 4 под давлением Po — — 82 мбар. При отсугсгви и смеаи для выделения насос 8 поЛ ерживает в камере 1 давление P,=0,15 мбар. В эту ка меру подают смесь гелий-аргон в соотношении по A o — — 0,111 в таком, количестве,,чтобы да(влвн ие в камерс 1 стало равно Р,=О,З мбар. Вспомогатель. ный газ СО,конденси руегся в ловушке, схлаждаемой жидким азотом и установленной на выходе насоса 11.

HlpH расстоянии между, соплом 4 и краем вытяжной трубы, равном 2,9 мм,,достигнут коэффициент,ращеления а=177. П р и м е:р 2. Уславия те же, что и .в первом примере, но диаметр края вытяжной трубы равен 0,42 мм вместо 0,83 мм. Получен ное максимальное аначвн ие а=58.

П,р и м е р 3. У славия те усе, что и iB первом примере,,но вытяжная тру ба,имеет параллелыные,внутренние и внешние IIIQKBðõí oñòH

{тот же угол 50 ),;верхний край ее не за осгрен, внутрвний диаметр и голщи на стенки, составляют по 2 мм, Максимальное, значение а=53. ,П р HIM е:р 4. Те;же условия, что и IB,ïðèìepe 3, но,работая при ни акой твм пературе и

Предмет изобретения

1.С посо 6 раз деления газовой смеси с примвнвнивм вакуумираван н ой камвры, в,которую со сверхзвуковой скоростью вводят, газовую струю, созидающую ударную волну, и вспомогательного га за, отличающийся тем, что, с целью павышвн ия,степени разделения компоненгов смеси с различными массами молекул, вспомогательный,газ используют для образования газовой струи, вводимой ао аверхзвукавой скоростью в;камеру, а ра зделяемую газовую смвсь вводят в химеру вне,зоны ударной волны.

2. Способ по п. 1, отличающийся твм, что фракцию смеси, абогащвиную легкими, молекулами, огбирают из заны уда1рной волчины, а фракцию смеси, абвдявнную легкими молекулами, отбирают снаружи заны ударной волчины. давлении Po — — 229 мбар (вместо 82 мбар), наблюдали максимальeoe,значвние а=3,3.

Пример 5. Условия те же, что и в примере 1, с той ipalaíицей, что смесь для обрабогки, подаваемая в камеру 1, содержит Arз, 0,3/О, а Ar4 — почти весь остальной объем. Достигнутое значение а=1,14.

П р и м ер б. Условия те же, что и в примере 5; Ро — — 82 мбар, Р1 — — --0,15 мбар; используя

10 вытяжную трубу, оп иса нную в примере 8, .наблюдали ма ысимальное,значение а=1,11.

П р и м ер 7. Условия те же, что и в примеape 6, но созидаются низкая температура и давлен ия Ро — — 634 мбар, Р,=0,4 мбар и Р1 — — 0,9

15 мбар. Макси1малыное значение а=1,05.

П р им ер 8. Условия те же,,что и в примере 5, но с использованием вытяжной трубы, описанной в lllipHMepe З,,и аммиака NH3 (вместо СО ) в,качвстве вспамогателынаго газа;

20 наблюдали максималыное аначвние а=1,09.

П р и,м e ip 9. 8 устройстве, а налоги чном аписаннаму в при мере 1, и п ри твх же давлениях выделяют изотопы серы S3 и Р4 и з,шести|фтористой серы SFg, используя азот как

25 вспомогательный газ. Получен фактор выделения а=-1,010. ,Пример 10. В устройстве, анала ич ном .р ассмотр вино му IB примере 1, выделяют .из о гоп

Агз и Аг4 с шести фтаристой серой SF6 в каче30 стве вспомогателыного,газа. При давлении

Ро — — 31,6 мбар, Р,=5 10 мбар,и Р1 — — 1,45 10 мбар получен факто р выделения а=1,17.

330590

Составитель И, Васильев

Заказ № 151 Изд. № 279 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС1

Моаква, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография № 24 Главполиграфпрома, Москва, Гi19, ул. Маркса — Энгельса, 14