CS198718B1 - Způsob odlučování kyslíku z inertních plynů a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu odlučování kyslíku z inertních plynů a zařízení k provádění tohoto způsobu, kterým lze dosáhnout velmi nízké zbytkové množství kyslíku v čištěných inertních plynech, aniž by se přitom tyto plyny znečisťovaly jinou látkou.

Dosud se k odlučování kyslíku z inertních plynů nejčastěji používá dvou hlavních metod. V první se do čištěného inertního plynu přidává poměrné množství vodíku, který na sebe na vhodném katalyzátoru váže kyslík a ve formě vzniklé vody je ze směsi odstraňován například molekulovým sítem. Nedostatkem této metody je obtížné určení a dodržení přesného poměrového množství vodíku, které musí být regulováno podle okamžitého, obvykle kolísajícího množství kyslíku. Následkem toho bývá přiváděn buS přebytek vodíku, který potom zůstává v čištěném plynu, nebo se přidává menší množství vodíku a v plynu je i nadále zbytek kyslíku. Při druhé metodě se kyslík sorbčně váže na katalyzátor, který se postupně nasytí. Regenerace katalyzátoru po nasycení kyslíkem se provádí obvykle přesně regulovanou, poměrně postupně proměnnou směsí vodíku a inertního plynu. Nevýhodou této metody je přetržitý provoz a velmi náročně ovládání regeneračního pochodu.

Podstata způsobu odlučování kyslíku z inertních plynů podle vynálezu spočívá v tom, že kyslík je z čištěného plynu selektivně odstraňován průchodem iontů kyslíku jinak plynotěsnou stěnou pevného elektrolytu a kyslíkovou iontovou vodivostí, a to za zvýšené teploty 400 až 1300 °C, buň nucené účinkem stejnosměrného elektrického pole do redukční,

198 718 oxidační nebo inertní atmosféry, nebo volnou difúzí do redukčního prostředí, ve kterém je parciální tlak kyslíku nejméně o 2 řády nižěí, než v čištěném plynu. U nuceného přestupu iontů kyslíku stěnou pevného elektrolytu nesmí napětí stejnosměrného elektrického pole překročit tak zvané rozkladné napětí elektrolytu, tj. přibližně 2 V.

Podstata zařízení k provádění způsobu odlučování kyslíku z inertních plynů spočívá v tom, že je tvořeno větěím počtem trubic pevného elektrolytu opatřených elektrodami a plynotěsně upevněných do čel plynotěené nádoby, která je umístěna v peci. Keramické trubice jeou ze směsi kysličníku zirkoničitého a kysličníku vápenatého. Elektrody ze stři bra, niklu nebo platiny jsou naneseny na vnitřní i vnějěí povrch trubic a jsou odděleny izolační mezerou. V soustavě trubic jsou elektrody propojeny mezi sebou sériově nebo paralelně. Při průchodu iontů kyslíku stěnou pevného elektrolytu volnou difúzi jsou elektrody zkratovány.

Výhody způsobu odlučování kyslíku z inertních plynů podle vynálezu jsou zejména ve velmi vysoké dosažitelné čistotě inertního plynu v tom, že kyslík je z čištěného inertního plynu odstraňován selektivně, v univerzálnosti zařízení k odlučování kyslíku z inertních plynů a v úspoře deviz za dovoz materiálu z kapitalistických států.

Vynález je v dalším podrobně popsán na příkladě provedení ve spojení a přiloženým výkresem.

Na obr. 1, 2, je znázorněn řez néry.sem a půdorysem sestavy elektrokeramického odlučovače kyslíku. Do plynotěené uzavřené nádoby 1 jsou plynotěsně upevněny jednostranně uzavřené trubičky 2 z pevného elektrolytu s kyslíkovou iontovou vodivostí. Na vnitřní a vnějěí povrch trubic jsou naneseny elektrody 10. Ty jsou pro přestup iontů kyslíku volnou difúzí zkratovány nebo v případě využití stejnosměrného elektrického pole naneseny s izolační mezerou. Při paralelním zapojení elektrod 10 je na vnitřní elektrodu přiváděno stejnosměrné napětí vodičem 4, který je uložen v plynotěsně uzavřeném přívodu g. Čištěný plyn prochází vstupní trubicí 6 do vnitřního prostoru plynotěené nádoby 1 a je přepážkou 2 nucen obtékat vnějěí povrch trubic pevného elektrolytu v co nejdelěím zdržném čase a je odváděn do výstupní trubice J. Kyslík, který ve formě iontů prochází stěnou do vnitřního prostoru trubic pevného elektrolytu je odsud odstraňován například spalováním v redukční atmosféře nebo je odváděn oxidační nebo inertní atmosférou trubicí 2· Potřebné atmosféra je do vnitřního prostoru trubic 2 z pevného elektrolytu přiváděná trubicí 8. Elektrokeramický odlučovač kyslíku lze recipročně využit k obohacování plynů kyslíkem nebo k přímé výrobě superčistého kyslíku ze směsi plynů nebo ze vzduchu.

Způsobem odlučováni plynů podle vynálezu lze z čištěných plynů odloučit kyslík na hodnoty parciálních tlaků cca 10 MPa·

Claims (2)

1. Způsob odlučování kyslíku z inertních plynů, kterým lze dosáhnout velmi nízké zbytkové množství kyslíku v čištěných plynech, vyznačený tím, že se kyslík selektivně odstraňuje z čištěného plynu průchodem iontů kyslíku jinak plynotěsnou stěnou pevného elektrolytu s kyslíkovou iontovou vodivostí, a to za zvýšené teploty 400 až 1300 °C účinkem stejnosměrného elektrického pole o napětí menším, než je rozkladné napětí elektrolytu, tj. cca
2. 2 V do redukčního, oxidačního nebo inertního prostředí nebo volnou difúzí účinkem rozdílných parciálních tlaků kyslíku do redukčního prostředí, ve kterém je parciální tlak kyslíku nejméně o 2 řády nižší než v čištěném inertním plynu.

   Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že je tvořeno větším počtem trubic (2) pevného elektrolytu ze směsi kysličníku zirkoničitého a kysličníku vápenatého, opatřených elektrodami (10) ze stříbra, platiny nebo niklu, které jsou odděleny izolační mezerou a v soustavě trubic plýnotěsně upevněných ve vyhřívané nádobě jsou propojeny sériově nebo paralelně.