ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очистка сырого аргона от кислорода из "Разделение воздуха методом глубокого охлаждения Том 2" Очистка сырого аргона от кислорода производится химическими методами, так как вследствие близости температур кипения Аг и О2 метод низкотемпературной ректификации не обеспечивает достаточно глубокой очистки Аг от О2. Для поглощения кислорода из сырого аргона в промышленности применяются сера, медь и водород. [c.73] Сущность процесса сероочисткш — сгорание серы в атмосфере сырого аргона. Устойчивое горение серы возможно при высоких концентрациях кислорода, порядка 25—28%. Существенными недостатками метода является быстрая коррозия аппаратов и арматуры, загрязнение аргона продуктами сгорания серы и сероорганическими соединениями, вредные условия труда., Поэтому этот способ очистки в настоящее время повсюду заменен новыми более эффективными методами. [c.73] Очистка газов от кислорода металлами при высокой температуре ши- роко применяется как в промыщленности, так и в лабораторной практике. Наиболее часто для этих целей используется медь, связывающая кислород при 400—450° С с образованием окиси меди. Глубина очистки от кислорода этим методом может быть оценена на основании термодинамических данных. При 600° С упругость диссоциации окиси меди равна 1,62 X X 10 мм рт. ст., а при 800° С — 1,07 мм рт. ст., что отвечает при общем давлении смеси, равном 760 мм рт. ст., содержанию кислорода 0,0002% и 0,1% соответственно. [c.73] Установка оборудована клапанами для ввода азота — клапан А, азото-водородной смеси — клапан Г и аргона — клапан Ар. Клапаны Г, А используются для вывода в атмосферу азото-водородной смеси в цикле регенерации) или азота (при продувке реактора). [c.74] Концентрация На в смеси Ng + На ограничена повышением температуры в слое контактной массы в процессе регенерации. Тепловой эффект реакции восстановления водородом СиО до Си равен 21 ккал/моль На. Адиабатный разогрев в слое в процессе регенерации азото-водородной смесью составит 30 С на 1 % На, что при максимально допустимой температуре в 550° С отвечает 18% На в N3. [c.75] Объем контактной массы в реакторе рассчитывается из условия оптимальной объемной скорости в слое контактного материала, равной 200— 300 При определении времени переключения реакторов коэффициент использования контактной массы в одном цикле должен быть принят равным 3—4%. [c.75] Применение водорода для очистки газов от кислорода основано на реакции гидрирования кислорода с образованием воды [5]. Реакция может осуществляться методом пламенного сжигания или путем каталитического гидрирования. [c.75] При температуре 500° С и стехиометрическом соотношении количеств водорода и кислорода в исходной смеси равновесное давление кислорода равно 2,атм. [c.75] Небольшой избыток водорода резко уменьшает равновесные парциальные давления кислорода. Так, при 500° С, начальном содержании кислорода 1% и содержании водорода 2,1%, т. е. при избытке водорода против стехиометрического в 0,1%, Pq = 7 10 атл. [c.75] Из приведенных данных следует, что реакция взаимодействия водорода с кислородом может рассматриваться как необратимая для стехио-метрической смеси до 500° С, а при небольшом избытке водорода до 1000° С. [c.75] Применение водорода для очистки аргона от кислорода было использовано еще в 1913 г. [83]. Сущность предложенного метода получения аргона состояла в том, что кислород, обогащенный аргоном до 2,5— 3%, сжигался в специальной горелке со стехиометрическим количеством водорода. Горелка размещалась в стеклянном или кварцевом цилиндре с водяной рубашкой для охлаждения стенок цилиндра. Из 5 кислорода с содержанием 96% Оа на установке получалось ежедневно 120— 150 л аргона чистотой 97—98%. [c.75] Никель, являясь наиболее дешевым и доступным из указанных веществ, быстро теряет активность в окислительной среде и поэтому используется лишь при очистке водорода от примесей кислорода. [c.76] Платиновые и палладиевые катализаторы, применяемые для очистки аргона, готовятся нанесением металла на пористую поверхность носителя— активной окиси алюминия (yA-ljOg). Для этого пропитывают растворимыми соединениями этих металлов зерна носителя с последующим восстановлением металла. Поверхность каталитически активного металла достигает 20—100 ж на I Г металла. [c.76] Исследования каталитической активности палладиевого и платинового катализаторов показали, что гидрирование кислорода на этих катализаторах осуществляется с большой скоростью. Коэффициент превращения близок к 100 при температуре поступающего газа 25—30° С, времени контакта 0,14 се/с и соответственно объемной скорости около 30 ООО В присутствии избытка водорода, равного 1 об. %, оба катализатора не снижают активности в процессе длительной работы при температурах 450—500° С. Длительная работа при температурах 550—600° С в присутствии избытка кислорода против стехиометрического несколько снижает активность катализаторов, причем палладиевый катализатор менее устойчив, чем платиновый. [c.76] Термическая устойчивость катализаторов этого типа может быть повышена путем длительного прогревания носителя — активной окиси алюминия — перед нанесением металла при температуре, равной рабочей, температуре в контактном аппарате. [c.76] В области температур 650—700° С реакция гидрирования кислорода идет активно при больших объемных скоростях в присутствии таких материалов, как окись алюминия Y-AI2O3, мелко измельченный кирпич, шамот, минерал дунит. Hay-AlgOs и измельченном кирпиче при 650— 700° С, объемной скорости 60 ООО и исходной концентрации кислорода в аргоне 0,5 об. % остаточное содержание кислорода в очищенном аргоне составляло 0,02—0,03%. [c.76] При выборе условий работы палладиевых и платиновых катализаторов необходимо учитывать влияние различных факторов на скорость реакции каталитического гидрирования. [c.77] Изменение температуры мало сказывается на скорости процесса в том случае, если процесс протекает в области внешней диффузии. Поэтому температура газа, поступающего в реактор, должна быть выше минимальной температуры, необходимой для протекания реакции в области внешней диффузии. Для палладиевого и платинового катализаторов эта температура составляет 30—50° С. При более низкой температуре реакция переходит в кинетическую область и скорость каталитической очистки резко снижается. [c.77] Снижение активности катализатора и повышение минимальной температуры может быть вызвано конденсацией водяного пара в порах катализатора. В капиллярах с радиусом до 15—20 A температура конденсации водяного пара на 10—20° С выше температуры конденсации на плоской поверхности. Следовательно, температура катализатора должна быть на 15—20° С выше температуры насыщения очищаемого газа водяными парами. [c.77] Верхний предел температуры определяется термической устойчивостью катализатора и составляет для стандартных палладиевых катализаторов 500—550° С и платиновых 600° С. [c.77] Вернуться к основной статье