Способ очистки инертного газа от примеси водорода Советский патент 1993 года по МПК C01B23/00 

Изобретение относится к химической технологии, в частности, к способам очистки инертных газов от примесей и может быть использовано в химической, металлургической, радиоэлектронной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения состоит в сокращении технологического цикла и снижении расхода кислорода.

Способ поясняется схемой, изображенной на чертеже (а и б), которая включает адсорберы 1, 3, заполненные хемосорбен- том, реактор 2, при этом в процессе очистки в адсорберах 1 и 3 попеременно находится окисленный и восстановленный хемосор- бент. В устройстве 4 происходит смещение очищаемого инертного газа с кислородом, а отвод образовавшейся воды - в устройстве 5. Адсорбера 1, 3 и реактор 2 соединены посредством трубопроводов 6, 7, 8, 9.

Инертный газ с примесью водорода (фиг.1 а) пропускают через слой окисленного хемосорбента в адсорбере 1, затем по трубопроводу 6 подают в устройство 4, где смешивают с кислородом в количестве, большем стехиометрического, для реакции образования воды и после этого пропускают через слой катализатора в реакторе 2. Из реактора 2 инертный газ по трубопроводу 8 подают в устройство 5 для удаления образовавшейся воды, а затем по трубопроводу 9 в адсорбер 3, где пропускают через слой восстановленного хемосорбента.

По мере окисления слоя восстановленного хемосорбента в адсорбере 3 при пре- -вышении заданного порогового содержания кислорода в очищенном инертном газе производят переключение слоев хемосорбента в адсорберах 1 и 3, как это показано на фиг.1 б.

00

VI

GJ J

Теперь хемосорбент в адсорбере 3 наодится в окисленном состоянии и работает а частичную очистку инертного газа от приеси водорода, хемосорбент в адсорбере 1 аходится в восстановленном состоянии и аботает на очистку инертного газа от приеси кислорода.

Таким образом, адсорбера 1 и 3 работают в циклически переключающемся режие.

П р и м е р 1. Неоно-гелиевую смесь (70 об.% Ne, 28 Ьб.% Не), содержащую в виде примеси водород в количестве 2 об.%, с расодом 80 л/ч пропускают через слой хемосор- бента, содержащего 30% активной меди в окисленном состоянии, при температуре 120°С и давлении 1,5 МПа. Затем к газу, выходящему после контакта с окисленным хемосорбентом, добавляют кислород в количестве 0,80 - 0,81 л/час и смесь пропускают через слой катализатора, содержащегося в качестве активного компонента палладий, при температуре 250°С. После охлаждения газа и отделения от него воды, неоно-гелиевую смесь с примесью кислорода пропускают через слой хемосорбента, содержащего 30% активной меди в восстановленном состоянии, при температуре 90°С. Очищенная неоно-гелиевая смесь содержит примеси кислорода и водорода с суммарным содержанием менее 7 ррт. П р и м е р 2. Аргон с содержанием водорода 1 об.% с расходом 120 л/час пропускают через слой хемосорбента, содержащего порядка 10% никеля в окисленном состоянии, при температуре 125°С и давлении 1,5 МПа. Затем к аргону добавляют кислород в количестве 0,60 - 0,61 л/ч и полученную смесь пропускают через слой катализатора, содержащего в качестве активного компонента платину, при температуре 250°С. После охлаждения газа и отделения из него воды, аргон с примесью кислорода пропускают через слой хемосорбента, содержащего порядка 10% никеля в восстановленном состоянии при температуре 140°С. Очищенный аргон содержит примеси кислорода и водорода с суммарным содержанием менее.7 ррт.

П р и м е р 3. Неоно-гелиевую смесь, содержащую в виде примеси водород в количестве 2 об.%, с расходом 80 л/час пропускают через слой хемосорбента, содержащего 11% РеаОз, 1% СпгОз, 12%

СиО и 3% ZnO (остальное - инертный носитель - ), при температуре 350°С и давлении 0,3 МПа. Затем к газу, выходящему после хемосорбента добавляют кислород в количестве 0,80 - 0,81 л/час и смесь пропускают через слой катализатора, содержащего в качестве активного компонента радий и пластину, при температуре 250°С. После охлаждения газа и отделения от него воды

неоно-гелиевую смесь с примесью кислорода пропускают через слой вышеуказанного хемосорбента, содержащего те же металлы в восстановленной форме, при температуре 120°С. Очищенная неоно-гелиевая смесь содержит примеси кислорода и водорода с суммарным содержанием менее 7 ррт.

Аналогичные результаты были получены при осуществлении способа в условиях примера 3 с использованием контактов, содержащих вольфрам, кобальт, молибден, серебро и ванадий.

По сравнению с прототипом предложенный способ обеспечивает сокращение технологического цикла за счет исключения

необходимости дозировки дополнительных соединений - углеводородов и, как следствие, отсутствия дополнительных стадий очистки газа от остатков углеводородов и продуктов его окисления. Кроме того, на

15 - 20% снижается расходный коэффициент по кислороду за счет полного его использования для реакции окисления водорода.

Фор мула изобретения

1. Способ очистки инертного га.за от примеси водорода, включающий смешение инертного газа с кислородом в количестве, большем стехиометрического, для реакции

образования воды, каталитическое гидриро- вание кислорода и удаление из инертного газа воды и остатков кислорода, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и снижения расхода кислорода,

газ предварительно пропускают через слой окисленного хемсорбента, а удаление оста; точного кислорода проводят путем контактирования инертного газа с восстановлением хемсорбентом.

2. Способ по п. 1,отличающийся T6Mj что, с качестве катализатора гидриро- взния и хемосорбента используют контакты, содержащие по крайней мере один металл из группы Pt, Pd, Rh, Ni, Fe, Cu, Cr,

у, Co, Zn, Mo, W, Ag.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам очистки инертных газов от примесей и может быть использовано в химической, металлургической, радиоэлектронной и других отраслях промышленности. Для сокращения технологического цикла за счет исключения дозировки в инертный газ дополнительных соединений для удаления остатков кислорода и снижения расхода кислорода инертный газ перед смешением с кислородом предварительно очищают за счет находящегося в нем водорода путем пропускания через слой окисленного хемосорбента, а окончательную очистку от остатков кислорода после каталитического гидрирования проводят путем пропускания инертного газа через слой восстановленного хемосорбента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.