Практическая работа №8. Изучение системы очистки инертных газов. Часть первая

55-56. Практическая работа №8

Изучение системы очистки инертных газов

Часть первая

Очистка инертных газов

Получаемые промышленным путем инертные газы (аргон и гелий) обычно содержат примеси, которые могут быть удалены из газа различными физическими или физико-химическими способами.

Для осушки газа применяют охлаждение, компримирование и сочетание компримирования газа с его охлаждением. К физико-химическим методам осушки относятся процессы абсорбции и адсорбции влаги, нашедшие широкое развитие.

Осушка с применением адсорбентов заключается в поглощении влаги высокопористыми веществами: силикагелем, алюмогелем.

В условиях эксплуатации выявились несомненные преимущества алюмогеля (активированной окиси алюминия) перед силикагелем, хотя по своей поглотительной способности оба они высокоактивны. Эти преимущества состоят в большей механической устойчивости окиси алюминия при многократной регенерации, которая для oкиси алюминия проводится при температуре 245-260°С, для силикагеля - при 180-220 С.

Очистку от кислорода можно производить пропусканием газа через сосуд с нагретой медной стружкой или обрезками медной проволоки. Кальций, нагретый до 700°С, также хорошо поглощает кислород. Водород можно удалить, пропуская газ через сосуд с нагретой окисью меди. При этом, если в газе содержится примесь окиси углерода, последняя восстанавливает окись меди и превращается в углекислый газ, который поглощается едким кали или едким натром (каустиков).

Методы очистки газа от азота весьма сложны. Один из способов заключается в пропускании газа через сoсуд с горящей в нем дугой между кальциевыми или бариевыми электродами. При зажигании дуги кальций или барий частично испаряются, а ионизированные газы, кроме инертных, поглощаются металлом электродов, осаждающимся на стенках сосуда. Другой метод заключается в пропускании содержащего азот газа над раскаленным или расплавленным магнием или кальцием при повышенном давлении.

Из-за трудностей осуществления и дороговизны описанных методов очистка инертного газа от азота на месте его использования для сварки нецелесообразна.

Рис. 1 . Схема установки для дополнительной очистки аргона

Для очистки газа от других примесей (кроме азота) на заводах-потребителях газа строят специальную очистительную установку, схема устройства которой (рис.1)) следующая: аргон из баллона 1, пройдя редуктор 2, поступает в печь 3, заполненную медной стружкой, а отсюда в сосуды 4, заполненные кусками едкого кали. В этих сосудах поглощаются углекислый газ и влага. Окончательная, более полная осушка аргона, происходит в сосуде 5, наполненном порошкообразным фосфорным ангидридом вперемежку с фарфоровым или стеклянным боем (для предупреждения спекания фосфорного ангидрида).

В печи 3 при 650-700° С происходит поглощение кислорода медью. Температура печи контролируется посредством термопары 6, соединенной с гальванометром 7.

Температура для печи выбрана на основе следующих экспериментов. Аргон с примесью 0,6% кислорода пропускали с постоянной скоростью (12 л/мин) через установку при различной температуре печи. Газовым анализом проверяли остаток кислорода в аргоне на выходе из установки. Результаты экспериментов приведены в табл.1.

Табл.1. Влияние температуры нагрева печи на эффективность очистки аргона от кислорода

Медную стружку необходимо периодически восстанавливать по мере ее окисления. Для этого печь подвергают регенерации продуванием водородом.

Конструктивно очистительная установка изображена на рис. 2.

Рис.2. Конструкция печи установки для очистки аргона

Печь (Рис.2) установки включает сосуд 1 из тонкой нержавеющей стали, заполняемой медной стружкой; сосуд на концах закрывается фланцами 6 и 7. Во фланце 6 имеется трубка 2 для установки термопары. Герметизация осуществляется при помощи свинцовых прокладок 9. Фланцы прижимаются к торцам сосуда 1 при помощи хомутов. 8. На сосуд 1 устанавливается каркас 3 с нихромовой обмоткой 4, служащей для нагрева сосуда 1 с медной стружкой. Теплоизоляционный кожух 5 служит для уменьшения наружного теплоотвода. Чтобы не допустить расплавления свинцовых прокладок 9, фланцы 6 и 7 охлаждают водой.