Способ очистки сырого аргона Советский патент 1991 года по МПК F25J3/04 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при очистке сырого аргона, получаемого в процессе низкотемпературного разделения воздуха от кислорода.

Целью изобретения является снижение энергетических затрат и повышение степени очистки аргона.

На чертеже представлена схема установки, позволяющая реализовать способ.

Установка содержит адсорберы 1 и 2 для очистки от кислорода, конденсатор 3 для ожижения чистого аргона, жидкостный насос 4, теплообменник 5 чистого аргона, газодувку 6, электронагреватель 7, водяной подогреватель 8, сбросной трубопровод 9 для сброса десорбируемого газа в атмосферу, регулирующий вентиль 10. трубопровод 11 для чистого аргона, охладитель-конденсатор 12, теплообменник 13, циркуляционный контур 14.

Способ реализуют следующим образом.

Сырой аргон, содержащий около 2 об. % кислорода, отбирают из воздухораздели- тельной установки при температуре, близкой к точке кипения аргона, и направляют на очистку в один из двух попеременно работающих адсорберов, например 1. Адсорберы заполнены цеолитом, например типа Na, который при температуре 193 К хорошо сорбирует кислород и практически не сорбирует аргон. Чистый аргон подают в конденсатор 3, где его ожижают за счет испарения жидкого воздуха или азота и насосом 4 через теплообменник 5 направляют потребителю.

В это время цеолит в адсорбере 2 регенерируют. Для этого создают циркуляционный контур, включающий рабочее пространство адсорбера 2, водяной подогреватель 8, газодувку 6 и электронагреватель 7. т.е. заполняют аргоном циркуляционный контур 14 и включают газодувку 6.

Циркуляционный поток аргона нагревается в электронагревателе 7, направляется в адсорбер 2 в направлении, обратном очищаемому аргону, подогревается в подогревателе 8, сжимается в газодувке 6, затем снова нагревается в электронагревателе 7 к так далее. В адсорбере 2 циркулирующий поток, проходя через слой цеолита, принимает десорбируемый газ, в основном кислород. Поток аргона циркулирует через слой цеолита в адсорбере 2 до тех пор, пока весь слой прогреется и десорбция прекратится. Десорбируемый газ отводится из циркулирующего потока в атмосферу по трубопроводу 9, поэтому давление в циркулирующем потоке аргона сохраняется постоянным. Скорость десорбции регулируют, изменяя расход циркулирующего потока вентилем 10. Концентрацию кислорода в регенерирующем потоке ограничивают, подавая в цир- куляционный поток чистый аргон по трубопроводу 11. Заканчивая регенерацию цеолита, весь контур продувают чистым аргоном по трубопроводу 11.

После завершения десорбции и , продувки начинают охлаждать адсорбер 2, Для этого вместо электронагревателя 7 в циркуляционный контур включают охлаждаемую полость теплообменника 13 и охладителя- конденсатора 12, перекрывают сбросной трубопровод 9 и в охлаждающую полость охладителя-конденсатора 12 подают жидкий воздух или азот.

При этом циркулирующий поток чистого аргона, охлажденный в теплообменнике 13 и в охладителе-конденсаторе 12 до температуры, близкой к его конденсации, пропускают через рабочее пространство адсорбера 2, охлаждают в водяном подогревателе 8, сжимают в газодувке б, снова охлаждают в охладителе-конденсаторе 12 и так далее.

При этом трубопровод 11 открыт и давление циркулирующего потока сохраняется постоянным за счет подпитки его чистым аргоном по мере охлаждения адсорбера 2.

Регулируя производительность газодувки 6, устанавливают величину охлаждающего потока аргона, проходящего через адсорбер 2, в несколько раз больше, чем величина очищаемого потока сырого аргона. Скорость проведения процесса охлаждения цеолита возрастает, резко сокращается время контакта аргона с охлаждаемым цеолитом в области температур 273-133 К, в результате увеличивается производительность и степень очистки аргона. Наибольший эффект по очистке достигается в том случае, если циркулирующий поток подают на цеолиты в направлении , обратном направлению очищаемого сырого аргона.

Формула изобретения

Способ очистки сырого аргона по авт.

i св. № 890042, отличающийся тем. что,

с целью снижения энергетических затрат и

повышения степени очистки аргона, поток

циркулирующего очищаемого аргона после

десорбции направляют на теплообмен с внешним хладоносителем и подают в цеолиты перед адсорбцией кислорода и других компонентов, а часть чистого аргона смешивают с потоком очищаемого аргона перед

теплообменном для обеспечения в месте подвода постоянного давления последнего.

I

Изобретение может быть использовано при очистке сырого аргона, получаемого в процессе низкотемпературного разделения воздуха, от кислорода. С целью снижения энергетических затрат путем увеличения производительности и степени очистки аргона поток очищаемого аргона после десорбции направляют на теплообмен с внешним хладоносителем и подают в цеолиты перед адсорбцией кислорода и других компонентов, а часть чистого аргона смешивают с потоком очищаемого аргона перед теплообменом. 1 ил.