Способ дегидратации цеолита перед криогенной очисткой аргона от кислорода Советский патент 1992 года по МПК C01B33/34 

1

(21)4889942/26 (22)11.12.90 (46)15.10.92. Бюл. №38

(71)Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения им. 40-летия Октября

(72)А.Н. Федоров, Г.А. Головко, Н.В. Филин, В.А. Гарин, В,Б. Воротынцев и И.А, Давыдов (56) Головко Г.А. Криогенное производство инертных газов, Л.: Машиностроение, 1983, с. 66-70.

(54) СПОСОБ ДЕГИДРАТАЦИИ ЦЕОЛИТА ПЕРЕД КРИОГЕННОЙ ОЧИСТКОЙ АРГОНА ОТ КИСЛОРОДА

(57) Сущность изобретения: слой цеолита нагревают до 383-393 К. затем охлаждают в среде кислорода до 90-95 К и вновь нагревают до температуры окружающей среды. 1 ил.

Изобретение относится к криогенной очистке аргона от кислорода на цеолитах.

Для очистки аргона от кислорода аргон пропускают через слой цеолита, при этом идет адсорбция кислорода за счет молеку- лярно-ситового эффекта. Адсорбированные молекулы кислорода заполняют «полости кристаллов цеолита. Для проведения процесса очистки аргона от кислорода цеолит должен быть предварительно освобожден от молекул воды, заполняющих полости кристаллов в состоянии поставки.

Известен способ дегидратации цеолита перед криогенной очисткой аргона от кислорода включающий нагрев цеолита, В известном способе нагрев цеолита осуществляют до 673 К потоком сухого газа. В процессе нагрева цеолита до 673 К идет удаление из «полостей кристаллов цеолита молекул воды и таким образом освобождается объем а полостей для последующей адсорбции кислорода при очистке аргона.

При этом процесс дегидратации бывает длительным (в течение нескольких суток) и велики затраты энергии. Кроме того высокая температура дегидратации приводит к

тому, что для обеспечения прочности элементы конструкций адсорберов и оборудования имеют значительные толщины, что приводит к высокой металлоемкости оборудования.

Целью предлагаемого способа является снижение времени ведения процесса.

Указанная цель достигается тем, что в способе дегидратации цеолита перед криогенной очисткой аргона от кислорода, включающем нагрев цеолита, последний ведут до температуры 383 К-393 К, далее охлаждают в среде кислорода до температуры 90- 95 К, после чего вновь нагревают до температуры окружающей среды.

Осуществление предлагаемого способа поясняется с помощью схемы установки (аппарата), представленной на чертеже.

Схема включает адсорбер 1, в котором трубки 2 заполнены цеолитом,трубопроводы 3 входа регенерирующего газа, 4 - выхода регенерирующего газа, соединенные с полостью трубок 2, трубопроводы 5 входа и 6 выхода хладоагента и теплоносителя, соединенные с полостью адсорбера, и трубопровода 7 входа кислорода.

О 00

ел GJ

Способ дегидратации осуществляется следующим образом.

Поток регенерирующего газа при температуре 383-393 К по трубопроводу 3 подают в адсорбер 1, где за счет нагрева цеолита в трубках 2 идет дегидратация основной массы воды,адсорбированной цеолитом. Затем подачу регенерирующего газа прекращают и по трубопроводу 7 в адсорбер подают кислород. При этом по трубопроводу 5 одновременно в межтрубное пространство адсорбера подают хладо- агент (например, жидкий кислород) с температурой 90 К. В процессе охлаждения идет адсорбция кислорода в а полостях цеолита с одновременным вытеснением из «полостей, оставшихся после регенерации, молекул воды. После насыщения цеолита кислородом подачу хладоагента прекращают, через патрубок 5 в адсорбер подают теплоноситель. При нагреве цеолита в трубках идет десорбция кислорода, который отводится из адсорбера по трубопроводу 7. Цеолит нагревают до температуры 293 К. Вместе с кислородом из адсорбера отводятся десорбированные в ходе насыщения кис- лородом цеолита молекулы воды и достигается дегидратация цеолита.

Таким образом дегидратация цеолита осуществляется в два этапа. На первом этапе удаляется основное количество воды из цеолита, а на втором этапе освобождаются а полости для последующей адсорбции кислорода при очистке аргона.

Температурный уровень дегидратации 383-393 К определен опытным путем и является минимально необходимым. При температуре ниже 383 К не представляется возможным удалить достаточное количество влаги для обеспечения вытеснения молекул воды из а полостей при насыщении цеолита кислородом. Повышение температуры нагрева цеолита выше 393 К не позволяет

улучшить качество дегидратации и не сказывается на процессе очистки аргона от кислорода. Таким образом температурный уровень первого этапа дегидратации 383- 393 К является оптимальным. Применение

предлагаемого способа позволяет снизить температуру дегидратации и, таким образом, уменьшить расход энергии. Кроме того, в связи с тем, что температура дегидратации ниже, уменьшается время нагрева слоя цеолита. Так как температура дегидратации ниже, можно создать оборудование с более низкими толщинами конструктивных элементов и таким образом снизить металлоемкость.

Экономический эффект достигается за счет снижения расхода энергии на проведение дегидратации и снижения расхода металла.

В связи с тем, что температура регенерации снижается с 673 К до 383-393 К, более чем в 3 раза уменьшается расход энергии на нагрев регенерирующего газа. Наряду с этим появляется возможность в 2 раза снизить расход металла.

Формула изобретения

Способ дегидратации цеолита перед криогенной очисткой аргона от кислорода, включающий нагревание цеолита потоком газа, отличающийся тем, что, с целью

сокращения времени проведения процесса, нагревание ведут до 383-393 К, затем цеолит охлаждают до 90-95 К в среде кислорода и вновь нагревают до температуры окружающей среды.

Ъ.- ГТУ

ш

ZZ

и.

2