СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ Советский патент 1972 года по МПК B01D15/08 

Изобретение относится « Опоооба м разделения смесей газав, содержащих комиоиенты с .разлачньш массами молек ул и, е частности, смеои :И13отоп01В.

Известен способ .разделения тазовой смеси с применен-ием вакуумироваюной камеры, -в жоторую разделяемую смесь и вспомогательный газ «водят IB виде струи со сверхзвуковой ско(ростью с образованием уда.рной волны. Отбор фракции смеси, Обедиенной легкими молекулами, производят из зоны ударвой воляы, а фракцию, О|бога1ценную легкими молекулами, вне зоны ударной волны.

Цель 1изобрет0ни-я - повышение степени })азделения компсшентов смеси.

Цель достигается тем, что вспомогательный газ используют для образования газовой струн , вводимой со С вер:хзву,ковой скоростью в камеру, а .разделяемую смесь ввОДят в камеру вне зоеы ударной полны

Отбор ф|ра1К1Ции смеси, обогащенной легкими молекулами, производят из зоны ударной волиы, а фракцию смаси, обедненную легкими молекулами, отбира-ют снаружи зоны ударной волны.

Сущность изобретения поясняется чертежом, «а котором представлена схема одного из возможных вариантав устройства для осуществления предложениого способа.

смесь, ,првДна,значен ную для обработки и вводимую из (Резервуара 2 через веннтиль ... В ту же камеру вводится вспомогательный газ через сходящееся коническое сопло 4 из резервуара 5, .где имеется давление PQ. Камера / обладает круговой симметрией по отношению к оси сопла 4.

При цилиндрической конструкция камера / имеет 1по своей окружности кольцевую камеру 6, ограниченную перегородкой 7 с просверленньими отверстиями в средней зоне. Насос S позволяет (Поддерживать в жамере / динамическое давление PI, меньшее, чем давление РО; таким образом, вспомогательный газ, введенный сверхзвуковой струей, распределяется вокруг сопла 4.

Создание давления вокруг струи вспомогательного газа, выходящего из сопла 4, осуществляется постоянно. Благодаря этому струя, выходящая ,из сопла, остается круговой по отношению .к его оси, такой же, как созданный Профиль ударной волны.

Давление Р противодействует истечению струи, вызывая образование ударной 1волны, которая делит щространспво «а зону, где скорость истечения дозвуковая, и зону, где скорость сверхзвуковая и соот1ветствует раЗрыву соответствующих характеристик газов.

ной волны. Для этого (Прадус.магривают достаточное .расстояние .между ооллом 4 и патру|бком 9 смеси, отверстие посленнего ориентируют на боковую стенку 1каме ры 1.

Для отвода сО|ДерЖимого из заны уда(р«Ой ВОЛ1НЫ используют вытяжную т,рубу 10, расходящуюся в верхней ;части, е которой .на-сос // соз1дает область .низкого да(вления РЗОтабраиная фракция по(дается насосом // Б ,р вкупе рационный .сборник 12, .где компощенты смеси могут быть -лапко асвобожцены от бСпомогательното газа, который можно использовать oHOiBa. Смесь, ,не попавшая в .вытяжиую трубку /О, имеет в своем составе обедненную лвлкую фракцию и отбира ется яасоссм 8. По выходе из последнего и ири дальнейшем отделении вспомогательный газ может быть 1ИС1пользова« снова.

Пример 1. Верхадий %рай вытяжной трубы 10 заострен, как показаио на .рисунке, и имеет заточку под в1неш И М углом 70° и виутреввим 50°, диа1метр трубы равен 20,83 мм. Коиичеокое сужающееся сопло 4 .имеет диаме1 р BbixoffiHOiro отверстия, .равный 0,47 мм. В качестве вспомогателрного взят .углекислый газ СО2, «отарый легко/отделяется путем конденсации. Он |П.одаетсЯ:В сопло 4 под давлеиием мбар. При- отсутствии смеаи для выде тения насос 8 поддерживает в камере / давление ,15 мбар. В эту камеру подают смесь гелий-аргон в соотнощении «o/Ao 0,111 в таком кошичестве, чтобы дащлавие в камере / стало равно ,3 мбар. BionoMOTaтельный газ COz :ко Нде1Н1СИ)руе.тся в ло.вущ:ке, охлаждаемой жидким азотом « установлениой на выходе насоса //.

П|р.и расстоянии 1межау соп.лом 4 я краем ВЫТЯЖ1НОЙ трубы, (ратаном 2,9 мм, дости/гнут коэффициент (разделения .

Пример 2. Условия те же, что и в .первом примере, ио диаметр края 1вытя.ж1ной трубы равен 0,42 мм вместо 0,83 мм. Полученное максимальное значение .

Пр и м ер 3. Условия те |же, что и IB первом примере, ,но вытяжная труба имеет лараллельные внутраниие и внешгние отов-зрхности (тот . угол 50°), (верхиий 1край её ле заострен, в.Н(утраний диаметр и толщина стенки составляют по 2 мм. Максимальное зиачбБие .

П|р HIM ер 4. Те же условия, «то и IB .примере 3, IHO работая тар.и низкой температуре и

давлении мбар (вместо 82 мбар), наблюдали максимальное значение ,3.

Пример 5. Условия те же, что и в примере 1, с той 1ра1зн ицей, что омесь для обработки, по.даваемая в каме;ру /, содержит Аг, 0,3%, а - почти весь остальной объем. Достигнутое 31на чвние ,14.

Пример 6. Условия те же, что и в примере 5; мбар, ,15 мбар; используя вытяжную трубу, оиисащную в примере 3, маблю1дали максима.льное значение ,11.

Пример 7. Условия те же, что и в примере 6, но создаются низкая температура и давления мбар, ,4 мбар и ,9 мбар. Максимальное значение ,05.

Пригмер 8. Условия те же, что и в примере 5, но с иапользованием вытяжной трубы, описанной в примере 3, « аммиака МНз (вместо СО2) в ка.честве вспомогателыного газа; «абладдали максимальное з;начвние ,09.

При.мер 9. В устройстве, аналогичном описанному в оримере 1, и три тех же давлениях выделяют и:зотопы серы S и S ив шестифтористой серы SFe, используя азот как вспомогательный газ. Получен фактор выделения ,010.

Пример 10. В устройстве, аналогичном .рассмотренному IB примере 1, выделяют изотоп Аг и Аг с шестифт01рИ1Стой серой SFe в «ачестве вспомогателыного газа. При да)влении ,6 мбар, Pi 5-aO-2 мбар и ,45-10-мбар по.лучан фа1К1тс|р выделения ,17.

П р е|д м еiT и з о б р е т е н и я

il.Способ разделения газовой смеси с применением вакуум Ир аванной камеры, в которую со .сверхзвуковой :окоростью вв-одят газовую струю, создающую ударную волну, и вопомогательного гава, отличающийся тем, что, с .целью павышения .степени разделения компонентов смеси с различными массами (молекул, вспомогательный гав иапользуют для образования газовой ст.руи, ©водимой оо аверхзвук-авой -акяростью в камеру, а ра131деляемую газовую cMdCb вводят в камеру вне зоны ударной волны.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ф.ракцию смеси, обота.щен1ную легкими дюлекуламИ, отбирают И13 зоны ударной волны, а фракцию смеаи, .обадиенную легкими молекула-ми, отбирают снаружи заны ударной волны.

//

12