ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очистка сырого аргона от кислорода из "Разделение воздуха методом глубокого охлаждения Том 2 Издание 2" Сырой аргон, полученный методом низкотемпературной ректификации воздуха , содержит в зависимости от типа основного воздухоразделительного аппарата и конструкции ректификационной колонны от 80 до 90% об. Аг, 3—10% об. О2, до 10% об. N2. [c.69] Очистка сырого аргона от кислорода производится химическими методами, так как вследствие близости температур кипения Аг и Оа метод низкотемпературной ректификации не обеспечивает достаточно глубокой очистки Аг от О2. [c.69] Технологию очистки аргона от кислорода с помощью меди нецелесообразно использовать в крупнопромышленных масштабах. В установках этого типа процесс в контактных аппаратах периодический, что усложняет их обслуживание и связано с известными потерями аргона. Объемная скорость в аппаратах невелика, для их загрузки и в процессе эксплуатации используется в больших количествах не всегда доступный материал — окись меди. [c.70] Применение водорода для очистки газов от кислорода основано на реакции гидрирования кислорода с образованием воды. Реакцию можно вести методом пламенного сжигания или путем каталитического гидрирования. [c.70] При температуре 773° К и стехиометрическом соотношении количеств водорода и кислорода в исходной смеси равновесное давление кислорода равное 0,26 10 Мн1м . [c.70] Небольшой избыток водорода резко уменьшает равновесные парциальные давления кислорода. Так, при 773° К, начальном содержании кислорода 1% и содержании водорода 2,1%, т. е. при избытке водорода против стехио-метрического в 0,1%, ро, 0,7 10 Мн/м . [c.70] Из приведенных данных следует, что реакция взаимодействия водорода с кислородом может рассматриваться как необратимая для стехиометричес-кой смеси до 770° К, а при небольшом избытке водорода до 1270° К. [c.70] Применение водорода для очистки аргона от кислорода было использовано еще в 1913 г. Сущность предложенного метода получения аргона состоит в том, что кислород, обогащенный аргоном до 2,5—3%, сжигался в специальной горелке со стехиометрическим количеством водорода. [c.70] В дальнейшем метод очистки от кислорода пламенным сжиганием водорода использовался в полупромышленных масштабах, однако широкого промышленного применения этот метод не нашел. Поскольку процесс сжигания водорода протекает устойчиво лишь при содержании кислорода в смеси не менее 18—20%, необходимым условием является ведение процесса в области взрывоопасных концентраций кислородо-водородных смесей, что мало целесообразно в промышленных условиях, особенно для установок большой производительности. [c.70] Метод очистки аргона, основанный на каталитическом гидрировании кислорода, лишен указанных недостатков. В качестве катализаторов взаимодействия водорода с кислородом могут служить как металлические, так и 0кисные катализаторы. Однако удельная каталитическая активность окис-ных катализаторов много ниже, чем у металлов. Окисные катализаторы обеспечивают достаточную скорость процесса лишь при повышенной температуре (570—570° К). [c.70] Платиновые и палладиевые катализаторы для очистки аргона готовятся нанесением металла на пористую поверхность носителя — активной окиси алюминия у -А12О3). Для этого пропитывают растворимыми соединениями этих материалов зерна носителя с последующим восстановлением металла. Количество металла в промышленных катализаторах составляет 5 г на 1 дм катализатора. Поверхность каталитически активного металла достигает 20—100 на I г металла. [c.71] 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 298—303° К, времени контакта 0,14 сек и соответственно объемной скорости около 30 ООО ч . В присутствии избытка водорода, равного 1% об., оба катализатора не снижают активности в процессе длительной работы при температурах 720—770° К. Длительная работа при температурах 820—870° К в присутствии избытка кислорода против стехиометрического несколько снижает активность катализаторов, причем палладиевый катализатор менее устойчив, чем платиновый. [c.71] Термическую устойчивость катализаторов этого типа можно повысить длительным прогреванием носителя — активной окиси алюминия — перед нанесением металла при температуре, равной рабочей температуре в контактном аппарате. [c.71] В области температур 920—970° К реакция гидрирования кислорода идет активно при больших объемных скоростях в присутствии таких материалов, как окись алюминия (7-А12О3), мелко измельченный кирпич, шамот, минерал дунит. На 7-А120з и измельченном кирпиче при 920— 970° К, объемной скорости 60 ООО ч и исходной концентрации кислорода в аргоне 0,5% об. остаточное содержание кислорода в очищенном аргоне составляло 0,02—0,03%. [c.71] В отличие от металлосодержащих катализаторов эти материалы не снижают активности в окислительной среде при высоких температурах, что дает возможность использовать их при создании установок двухступенчатой очистки аргона (на цервой ступени очистки). Эти материалы, однако, не могут быть использованы в установках одноступенчатой очистки, так как они не обеспечивают достаточно полного удаления кислорода. [c.71] При выборе условий работы палладиевых и платиновых катализаторов необходимо учитывать влияние различных факторов на скорость реакции каталитического гидрирования. [c.71] Снижение активности катализатора и повышение минимальной температуры может быть вызвано конденсацией водяного пара в порах катализатора. В капиллярах с радиусом до 15—20А температура конденсации водяного пара на 10—15° выше температуры конденсации на плоской поверхности. Следовательно, температура катализатора должна быть на 15—20° выше температуры насыщения очищаемого газа водяными парами. [c.72] Верхний предел температуры определяется термической устойчивостью катализатора и составляет для промышленных палладиевых катализаторов 770—820° К и платиновых 870° К. [c.72] При содержании в аргоне 1% об. Оа адиабатный разогрев при полном превращении кислорода равен 233 град. При заполнении контактных аппаратов промышленным палладиевым катализатором максимальная допустимая температура в слое катализатора соответствует содержанию кислорода в аргоне 2,0—2,3%. При использовании термостойкого палладиевого катализатора рабочая температура в реакторе может быть повышена до 973° К и соответственно содержание кислорода в аргоне доведено до 3,0% об. [c.72] Вернуться к основной статье