Устройство для очистки газа Советский патент 1982 года по МПК B01D53/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА

1

Изобретение относится к устройствам для очистки газов от газообразных примесей и может быть использовано, например, в газовой хроматографии для получения газаносителя высокой степени частоты.

Известно устройство для очистки газа, включающее охлаждаемый корпус с верхней вводной и аксиальной выводной трубками и спиральную насадку из металлической ленты, наружный виток которой соединен с внутренней поверхностью корпуса, а внутренний - с наружной поверхностью выводной трубки 1.

Такое устройство применяется для дополнительного поглощения в вакууме остаточных газов, обеспечивая высокий вакуум.

Однако указанное устройство не может быть использовано в газовой хроматографии для очистки потока газа-носителя от примесей из-за наличия увеличенных зазоров в местах совмещения щироких частей гофрированной фольги и недостаточно эффективной массопередачи адсорбированного вещества к стенкам устройства вследствие переменного температурного перепада по длине насадки.

Цель изобретения - повыщение степени очистки газа путем стабилизации температурного режима по длине насадки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для очистки газа,содержащем 5 охлаждаемый корпус с верхней вводной и аксиальной выводкой трубками, а также спиральную насадку из металлической ленты, наружный виток которой соединен с внутренней поверхностью корпуса, а внутренний - с наружной поверхностью выводной трубки, металлическая лента выполнена плоской и амальгированной, а отношение шага между витками насадки к ее высоте составляет 1:200-400.

15 На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит герметичный корпус 1, вводную трубку 2, выводную труб2Q ку 3, амальгированную металлическую спиральную насадку 4.

Спираль из амальгированной металлической фольги, например из латуни, меди или другого металла, обладающего высокой теплопроводностью, помещена в пространство между стенкой корпуса и выводной трубкой.

Края снирали должны иметь достаточно плотное для эффективной тепло-массопередачи сопряжение: внутренний - с выводной трубкой, наружный - с корпусом. Спираль изготовлена из гладкой ленты для облегчения теплопроводности по всей длине ленты и массопередачи адсорбированного вещества от внутреннего края спирали к наружному краю, сопряженному с корпусом. Опытным путем было установлено, что повышенная эффективность очистки газов от примесей наблюдается только в случае использования в качестве насадки амальгированной ленты из теплопроводного металла.

Как было обнаружено экспериментально, наилучшее поглошение газа достигается при отношении ширины щелевого зазора между витками спирали (шаг спирали) к высоте спиральной фольги от 1:200 до 1:400. При соотношении размеров насадки ниже указанного предела наблюдалось снижение эффективности очистки. Выход за верхний предел указанного соотношения практически не приводит к дальнейшему повышению эффективности очистки, но связан с большими трудностями в изготовлении устройства.

Устройство работает следуюшим образом.

Его помещают в сосуд Дюара с,жидким азотом. Поступающий для очистки газ-носитель попадает в верхнюю зону устройства и. Проходя между щелевыми зазорами витков амальгированной металлической насадки 4, быстро охлаждается. В результате действия адсорбционных сил, которые усиливаются с понижением температуры, наповерхности амальгированной металлической ленты адсорбируются все примеси. В стационарном состоянии, т. е. при непрерывном потоке газа, температура центральной части насадки, плотно примыкающей к выводной аксиальной трубке 3, оказывается несколько выше, чем наружной, в результате чего возникает градиент температуры между наружной охлаждаемой стенкой корпуса 1 и аксиальной выводной трубкой 3. Под -действием этого градиента температуры адсорбированное вещество непрерывно перемещается по поверхности широкой спирали из центральной, менее охлажденной ее части к периферийной, более низкотемпературной, примыкающей к стенке корпуса, где и конденсируется, оставляя более свободной для непрерывной адсорбции центральную часть спирали.

Устройство испытано в лабораторных условиях. Диаметр корпуса устройства составлял 35 мм, диаметр выводной трубки-

5 мм. Насадка была выполнена из амальгированной медной фольги толщиной 0,1 мм и шириной 150 мм, причем зазор спирали составлял 0,5 мм. При испытании этого устройства газ-носитель (гелий) высокой степени чистоты из баллона предварительно очищали с помощью блока подготовки газов хроматографа «Цвет-И до чистоты 99,995/о и затем пропускали через устройство, помещенное в сосуд Дюара -с жидким азотом.

После пропускания тридцати литров гелия устройство откачивалось от гелия и размораживалось для регистрации примесей. Обнаружено 1,5 см (при нормальных условиях) примесей, не задержанных блоком подготовки газов, т. е. чистота полученного гелия составляла.99,9999°/о. Следовательно, использование предлагаемого устройства для очистки газа обеспечило повышение чистоты газа-носителя.

В случае использования исходного газаносителя с большим содержанием примесей относительная эффективность очистки с помощью предлагаемого устройства возрастает, однако, при использовании газов с . весьма большим содержанием примесей

(более 0,1%) эффективность, очистки может снизиться из-за проскока части примесей. Поэтому устройство целесообразно использовать для повышения степени очистки газов, предварительно очищенных известными способами.

Таким образом, предлагаемое устройство для очистки газа обеспечивает значительное повыщение эффективности очистки газа-носителя от содержащихся в нем примесей по сравнению с известными устрой5 ствами.

Формула изобретения

Устройство для очистки газа, включающее охлаждаемый корпус с верхней вводной и аксиальной выводной трубками и спиральную насадку из металлической ленты, наружный виток которой соединенс внутренней поверхностью корпуса, а внутренНИИ - с наружной поверхностью выводной трубки, отличающееся тем, что, с целью повышения степени очистки газа путем стабилизации температурного режима, металлическая лента выполнена плоской и амальгированной, а отношение шага между витками насадки к ее высоте составляет 1:200-400.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 2831549, кл. 55-387, 1958.

А-Д

(Риг.2