Способ очистки аргона от кислорода Советский патент 1986 года по МПК F25J3/00 

«

12245

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 кислорода сырого аргона, получаемого в установках разделения .воздуха.

Целью изобретения является повьше- ние чистоты получаемого аргона.

На чертеже схематично показано устройство для реализации предложенного способа.

Устройство содержит реакторы 1 и 2, посредством трубопроводов соеди- ненные с холодильниками 3 и 4. Влагоотделитель 5 стоит на потоке газа после холодильника 3 и соединен с реактором 2. Влагоотделитель 6 ас- положен на потоке газа после холодш1ь ник а 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- затор 10 на водороД установлен на потоке газ-а после реактора 2.

Температурные датчики 11 и 12 расположены в реакторах 1 и 2. На линии потока г аза после реактора 1 располо- жен 5айпасный клапан 13 для перепуска газа минуя холодильник 3 и влагоотде- литель 5.

Способ реализуется следующим образом.

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

В результате реакции каталитяческо ;го гидрирования температура аргона в реакторе повьшается приблизительно на

230 С на каждый процент связьшаемого 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 температура в реакторе I зависит тол ько от количества связьшаемого в реакторе кислорода. Температура

5 0

5

о

,

$

5

19.1

в реакторе 2 зависит как от количества связьгоаемого 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 4,5% 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, .

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, ).

Изменение содержания кислорода в поступающем на очистку аргоне в основном рабочем диапазоне 2,5 3,5 об.% приводит к изменению количества кислорода, связываемого в ре акто ре 2, но температура в обоих реакторах сохраняется высокой за счет изменения степени открытия байпасного вентиля 13. Это создает оптимальные условия для процесса каталитического гидрирования и обеспечивает стабильное высокое качество очистки аргона.

Если же содержание кислорода в поступаняцем аргоне снизится до вели- - чины менее 2 об.%, клапан 7, стараясь поддерживать заданную температуру в реакторе 2, закрывается полностью и реактор 1 перестает работать. Реактор 2 при этом продолжает работать IB нормальном режиме, клапан 8 обеспечивает заданный избыток водорода в очищенном газе.

При повышении содержания кислорода в поступающем аргоне сверх .2. о€.% реактор 1 опять автоматически включается в работу.

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

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

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

15

По сигналу от газоанализатора 10 клапан 8 начинает дозировку водорода в реактор 2. Температура в реакторе 2 р&стет. После достижения температуры в-реакторе 2 близкой к 500 С кла- 20 пан 7 чпо сигналу от температурного датчика 12 начинает дозировку водорода в реактор 1. Температура в реакторе 1 начинает подыматься. Если температура в реакторе 1 стабилизируется 25 на уровне ниже 500 С (при установившейся в реакторе 2 температуре 500 С), то по сигналу от температурного датчика 11 открывается байпасньй клапан 13. При этом повышается температура 30 на входе аргона в реактор 2, соответственно, больше открывается клапан 7, и температура в реакторе 1 устанавливается на заданном уровне -500°С. i

.,35

При этом в реакторе 1 прирост

температуры за счет тепла реакции гидрирования составляет 500-20 480 С,

Редактор Л..Веселовская

Составитель Л. Никитин

Техред Н.Бонкало Корректор М. Максимишинец

Заказ 1910/34Тираж 482Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственног-полигра ическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

т.е. количество связываемого в реакторе кислорода .480 2,1 об.%.

230

Следовательно, в реакторе 2 при этом связывается 3,5-2,1 1,4 об.% кислорода. Прирост температуры в реакторе 2 за счет тепла реакции 1,4 230-320 С, а температура аргона .на входе в реактор 2 500-320 . При этом количество аргона, которое байпасируется при 500°С через клапан 13, составляет около 360 .

Если содержание кислорода в сыром аргоне снижается до 2,5 об,%, то температура в обоих реакторах остается прежней (500 С), количество кислорода, связываемого в реакторе 1, - 2,1 об.%, а количество кислорода удаляемого в реакторе 2, - всего 2,5-2,,4 об.%. Прирост температуры в реакторе 2 за счет тепла реакции 0,4 г 230 90°С, температура аргона на входе в реактор 2 500-90 41p c.

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

Таким образом, предложенный способ позволяет поддерживать оптимальную температуру во всех реакторах при значительных колебаниях содержания кислорода в поступакщем на очистку аргоне.

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