Способ очистки аргона от кислорода Советский патент 1981 года по МПК F25J3/02 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ АРГОНА ОТ КИСЛОРОДА

I

обретение относится к криогенной технике, в частности к очистке газов от кислсрода или водорода методом каталитического гидрирования, и может быть применено, в частности, для очистки от кислорода сырого гона, получаемого в установках разделения воздуха.

Известны способы получения и очистк сырого аргона в воздухораспредедигельгных установках, включающие очистку грна ОТ азота низкотемпературной ректификацией и очистку аргона от кислорода низкотемпературной адсорбцией с помощью цеолитов ,

Недостатком этих способов является их сложность.

При очистке аргона методом каталитического гидрирования выделяется большое количество тепла (при содержании в аргоне 1 об.% О-адиабатный разогрев равен 233 град.), в связи с чем в одном реakTqpe мсякно удалить: не более 2,02,3 об.% кислорода. При более высоком содержании кислорода в сыром аргоне.

поступающем на очистку используют систему последовательно расположенных реакторов с индивидуальным дозиров&нием водорода в каждый реактор и промежуточным охлаждением аргона.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к пред- лагаемому является способ очистки сырого аргона, получаемого в воздухорасгфеделительных установках, от кислорода методом каталитического гвдрнрования в последовательно расположенных реакторах путем подачи водорода в реакторы, включающий поддержание температуры реакциив пределах 45О- SOCrC к дозирование водорода в последний по ходу газа реактор, осуществляется по избытку во- дорода в очищенном аргоне fsj.

Недостатком известного способа является относительно невысокая чистота получаемого ардюна Щ)Я колебани51х содержания кислочэода в поступающем на очистку сыром аргоне. Изменение содержания кнслсфода в сыром аргоне влияет на процесс в последнем реакторе, в част нести, на температуру в нем, что требуе изменения числа участвующих в очистке реакторов, нарушает процесс очистки и приводит к снижению чистоты получаемого аргона. Цель изобретения - повышение чистоты получаемого аргона путем снижения влияния содержания кислорода в сыром, очищаемом аргоне на процесс очистки. Поставленная цель достигается тем, что в рамках известного способа темпер туру в каждом реакторе, кроме первого, поддерживают изменением количества водорода, который подают в предьщущий по ходу газа . реактор. Эффект от применения предлагаемого способа состоит в значительном упрощен средств управления процессом каталитического гидрирования.. Нормальная работа установки очистки обеспечивается при значительных колебаниях содержания кислорода в очищаемом аргоне, надежнос системы управления повышается. Дополни тельный технико-экономический эффект достигается в том случае, когда процесс ведется с использованием реакции гидрирования. На чертеже гфедставлена принципиал ная схема утфавленйя процессом каталитического гидрирования по предлагаемому способу очистки сырого аргона от кислорода. Схема содержит реакторы 1, 2, 3, клапаны 4, 5, 6 подачи водорода, холодильники 7, 8, 9, влагоотделители 1О, И, 12, газоанализатор 13 на кислород, газоанализатор 14 на водород, температурные датчики 15, 16, 17.. Сырой аргон с содержанием кислорода до 6 об.% последовательно проходит через три заполненных катализатором реактора I, 2, и 3, в каждый из которы дозируется водород соответственно через клапаны 4, 5 и 6. На выходе из каждого реактора имеется водяной холодильник 7, 8, 9 и влагоотделитель Ю, 11, 12. Ма1 :симальное содержание кислорода в поступающем на очистку аргоне определяется газоанализатором 13. Подача водорода в последний реактор регулируется автоматически клапаном 6 по сигналам газоанализатора 14 таким образом, чтобы в уходящем аргоне пофде жив алея постоянно заданный избыток водорода. 6 94 Подача водорода в реактор 2 регулиуется автоматически клапаном 5 по сигналам температурного датчика 17, расположенного в следующем по ходу газа реакторе 3 таким образом, чтобы температура в реакторе 3 поддерживалась постоянной, равной, например, 5ОО°С, что обеспечивает постоянный процент кислорода (2 об.%), связываемого в этом еакторе. Подача водорода в реактор 1 регулиуется аналогично автоматическим клапаном 4 по сигналам температурного датчика 16, расположенного в следующем по ходу газа реакторе 2. .Температурный датчик 15, замеряющий температуру в реакторе I, в процессе регулирования не участвует. При наличии описанных выше связей, небольшое изменение содержания кислорода .в поступающем на очистку сыром аргоне приводит только к изменению количества кислорода, связываемого в первом по ходу газа реакторе 1 . Если содержание кислорода в поступающем газе снизится, например, до величины меньше 4 об.% клапан 4, стараясь поддерживать заданную температуру в реакторе 2, закрывается полностью, и реактор 1 перестает работать. Если содержание кислорода впоступающем аргчз не продолжает снижаться и становится меньше 2 об.%, закрывается полностью также клапан 5 и в работе остается: только реактор 3. Клапан 6,дозирующий водород в последний реактор 3, продолжает работать без изменений, обеспечивая заданный избыток водорода в очищенном газе. Реакторы 1 к 2 автоматически опять включаются в работу как только содержание кислорода в поступающем сыром аргоне повышается настолько, что достигаются заданные температуры соответственно в реакторах 3 и 2. В предлагаемом способе поддерживается заданное количество кислорода на входе в каждый следующий реактор: при повьпиении температуры в следую щем реакторе количество водорода, подаваемого в предыдущий реактор, увеличивается, понижение содержания кислорода в очищаемом газе снижает нагрузку первого реактора. Формула изобретен и я Способ очистки аргона от кислорода каталитическим гидрированием в последовательной цепи реакторов путем подачи 5842359 водорода в реакторы, включающий поддержание температуры реакции в пределах 45О-5ООс и дозирование водорода в последний по ходу газа реактор по избытку водорода в очищенном аргоне, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты аргона, температуру в каждом реакторе, кроме первого, поддерживают изменением количества водород который подают в предьщущий ю по ходу газа реактор. пр N № кл Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 267649, кл. F 25 3/02, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР 51641О, кл. F 25 J 3/О4, 1973. 3. Патент США № 299О689, . 62-25, 1968.