CS208295B1 - Method of separating oxygen from gaseous media - Google Patents

Description

208 29

Vynález sa týká spůsobu odstraňovanía kyslíka z plynnýoh atmosfér, ako je napr.vodík, dusík, argon a ioh zmesl, ktorým sa doslahne zníženie parolálneho tlaku kyslíkav plyne pri teploto 1000°0 na hodnotu 0,1 aPa. Spůsob je možné využit’ pro čistenie ply-nov používanýoh pre tepelné spraoovanle predovéetkým kovov s vysokou afinitou ku kyslí-ku najmd v práékovej metalurgii, v plazmovej metalurgii, v elektroteohniokom a elektro-niokom priemysle a prl příprava vysokočistýoh látok.

Odstraňovanle kyslíka z plynnýoh atmosfér, ako je vodík, dusík, argon a leh zmeslaj s lnými plynmi, je důležitým činiteTom, ktorý ovplyvňuje procesy tepelného spraoova-nla, prl ktorýoh sa tleto plyny používajú, a tým aj konečné vlastnosti spraoovávanýehprevažne kovových materlálov, protože vlasnosti kovov a loh zliatln závislá do značnejmlery od množstva rozpuštěných alebo viazanýoh plynov. Snaha dosiahnuť So najnižéíobsah kyslíka v takýohto atmosférách vystupuje výrazné do popredia pri tepelnom spraoo-vání kovov a zliatln, ktoré sa vyznačujú vysokou afinitou ku kyslíku, medzi ktoré pa-tří napr. v teohniokej praxi pre různé účely používaný křemík, mangán, ohrom a vanád.

Na odstraňovanle kyslíka z plynnýoh atmosfér sa používá v laboratórnom i v pre-vádzkovom meradle mnoho známých spůsobov, z ktorýoh niektoré majú vždy spoločnú fyzi-kálnu alebo ohemieků podstatu. Tak z nmohýoh spůsobov pre čistenie plynnýoh atmosférod kyslíka 8asto sa používá aktívna med, kobalt, hořčík a vápník. Ďalej pre odstraňova-nie kyslíka z plynov na nízké hodnoty sa používá aj prooes oxidáoie nižšíoh kysličníkovmangánu na vyééie kysličníky, a to aktívneho kysličníka manganetého, ktorý sa pre tentoúčel umele připravuje, na kysličník mangáničitý. Sálej pre tento účel sa používajú ajvel*mi účinné platinové alebo paládiové katalyzátory, často sa používajú aj adsorbčnémetody, pri ktorýoh za adsorbent slúži silikagel a syntetické zeolity s vlastnosťamimolekulovýoh sít. Za určitýoh podmlenok odstraňovanle kyslíka z plynov sa robi ajvymrazovaním vodnej páry, k čomu slúži napr. tuhý kysličník uhličitý alebo skvapalněnýdusík.

Nedostatkem doterajčíoh spůsobov odstraňovanle kyslíka z plynnýoh atmosfér, ako jevodík, dusík, argon a loh zmesl i s lnými plynmi, predovéetkým je, že nezabezpečujúodstránenie kyslíka na také nízké hodnoty, aby bolo možné v nioh jednoducho a účinnéopracovávat* aj kovy s vysokou afinitou ku kyslíku. To znamená, že loh použitím sa ne-dosiahne také zníženie parolálneho tlaku kyslíka v použitéj atmosféře, aby bolo možnébez prejavov oxidáoie v nej tepelne opracovávat* napr. pri teplete 1000°C také kovy,ako Je mangán a ohrom, alebo zliatiny s vyšŠiml obsahmi týohto prvkov, čo vyžaduje par-oiálny tlak kyslíka v atmosféře 0,1 aPa. Ďaléou nevýhodou doteraz používanýoh spůsobovodstraňevania kyslíka z plynnýoh atmosfér je, že používajú pre tento účel často drahéa defioitné kovy, čo zvyéuje prevádzkové náklady. Za určitý nedoatatok často používa-nýoh zeolitov třeba považovat* skutočnosť, že loh účinnost’ pri odstraňovaní kyslíka zplynnej atmosféry sa výrazné znižuje pritomnosťou dusíka v plyne, čo znemožňuje aleboobmedzuje rozsah loh uplatnenia pre čistenie plynov obsahujúoioh dusík, čo sú častéoohranné atmosféry. Ďalčla nedostatkem niektorýeh doterajčíoh spůsobov je,že ioh pou- 2 208 295 žitle z hlediska zadovažovaoíoh alebo prevádzkovýoh nákladov je často obmedzené iba nalaboratórne podmienky. Přitom niektoré doterajšie spésoby vyžadujú zariadenia, ktorévyrábajú iba špOoializované podniky.

Vyššie uvedené nevýhody nemá spésob odetrafiovania kysiíka z plynnýoh atmosfér navelmi nízké hodnoty, ako je vodík, dusík, argón a ioh směsi i s inými plynní, nadvfizujú-oi s výhodou na předběžné čistenie, podle vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, žeplyn sa vedle oez priestor vyhrievaný na teplotu 600 až 1200°C, ktorý Je voči okolluplynotesný a ktorý je prevažne v teplotnej zóně naplněný kúskami jedného zo skupiny kovoyako je hořčík, vápník, mangán, ohrom, křemík, titan a vanád, ktorýoh tlak pér v uvede*»nom teplotnom rozsahu Je 30 ^uPa až 140 kPa a ktorýoh rovnovážný dlsooiačný tlak kyslič-níkov pri teplote 600°C je lO"^ pa. Přitom takýmto kovom, ktorý splňuje uvedené požia-dávky je mangán, s výhodou elektrolytioký alebo Jeho zliatlny, obaahujúoe 20 až 95 %hmotn. mangánu, a to vo formě kúskov nepravidelného tvaru o velkosti jednotlivýoh hránv rozmedzí 0,5 až 25 mm.

Použitím takého kovu ako reagujúoej látky na odstránenie kysiíka z plynov, ktorýpri uvedenýoh teplotách sublimuje v teohnioky využitelhiej miere, čo vyplývá z údajov otlaku pár týohto kovov a ktorý sa přitom sám vyznačuje ešte aj vysokou afinitou ku kys-líku, o čom svědčí nízký dlsooiačný tlak jeho kysličníkov, ako Je to v případe mangánu,ktorý splňuje všetky uvedené požiadavky, doslahne sa zníženie paroiálneho tlaku kysiíkav člstenom plyne na také hodnoty, ktoré odpovedajú rovnovážným podmiehkam vzniku najniž-šleho kysličníka mangánu, a to kysličníka manganatého. To odpovedá napr, pri teplote1000°C paroiálnemu tlaku kysiíka v atmosféře 0,1 aPa* Vysoká účinnost* spČsobu podlá vy-nálezu je zabezpečená tým, že s kyslíkem z plynnéJ atmosféry reagujú predovšetkým párymangánu, ktoré vznikájú Jeho subllmáoiou pri uvedenýoh teplotáoh, a to prevažne už nadpovrohom jednotlivých kúskov mangánu použitého na čistenie. Vakolko so zvyšováním teplo-ty zvyšuje sa aj tlak pár mangánu, tým sa zvdčšuje množstvo vzniknutých pár aj množstvoodstráneného kysiíka z plynu reakoiou s týmito parami. To vytvára vhodné podmienky preprispdsobenie teplotnýoh podmienok i velkosti vsádzky mangánu požiadavkám podlá druhua množstva tepelne spraoovávaného materiálu v plynnéJ atmosféro a teploty spraoovania.Tým, že ako reagujúoa látka sa podlá vynálezu použije prlamo kovový mangán a nie Jehokysličníky a že s kyslíkem z atmosféry reagujú napřed páry mangánu, tento prooes sa ne-zastavuje ani vznikom kysličníkov na povrohu jeho kúskov a častíc. Kovový mangán sa vd6sládku sublimáoie a reakole kyslikom spotřebovává, produkty sú prevažne odnesenéplynom. Tým nie je nutná jeho regeneráoia a postačí doplfiovanie podlá množstva odstrá-neného kysiíka z plynu, Pri doterajšíoh spčsobooh i v prípadooh, v ktorýoh odstrafiova-nle kysiíka z plynov sa robilo jeho ohemiokou vfizbou na kysličníky příslušného kovu, po-stupným vytvářením obvykle súvislej kysličníkovej vrstvy na povrohu aktívneho kovu do-ohádzalo k spomalovaniu prooesu odetrafiovania kysiíka a nakonieo k Jeho úplnému zasta-veniu. fialšou výhodou spčsobu podle vynálezu je, že ako reagujúoa látka sa · výhodoupoužije v teohniokej praxi běžný, dostupný a poměrně laoný kov, a to mangán a že spčsob

Claims (2)

1. 3 208 295 je možno Jednoducho uskutočniť v laboratórnyeh i v prevádZkovýoh podmlenkaoh. Příklad Cez křemenná rúrku, ktorá je naplněná káskaml elektrolytického mangánu, ktorýoh vel’-kosť je v rozsahu 0,5 až 10 ®o a ohladom na vnátomý prlemer použitéj rúrky a ktorá Jeus^Lestnená v rúrkovej peol vyhriatej na teplotu 8OO°C, aa vedle vodík z tlakovéj fl'aSebez předběžného člstenia. Čištěný vodík po preohode touto peoou eez vsádzlcu mangánu aavedle potom do áalžej rúrkovej peoe pre tepelné spraoovanie, ktorá je v tomto případevyhrlata na teplotu 1100®C. V tejto peol bol umiestnený ako Indikátor účinnosti použi-tého spdsobu člstenia vodíka kúsok elektrolytlokého mangánu alebo práSkový mangán. Ten-to Indikátor ostal po tepelnou spraoovaní v atmosféře čistenej spčsobom podlá vynálezuprl teplota 1100°C po dobu 30 min. kovové čistý. To značí, že Indikátor nezoxldoval,a tým, že parolálny tlak kyslíka v použltom vodíku musel byt* prl tejto teplete aspoň0,1 fPa, čo odpovedá rovnovážnému tlaku kyslíka súatavy mangán - kyslík za uvedenýohteplotnýoh podmlenok. V případe rovnakého spraoovanla rovnakej vsádzky vo vodíku alebov čtiepenom čpavku bez člstenia spčsobom podlá vynálezu alebo po čistění oez molekulovésíto alebo oez paládlový katalyzátor, vsádzka zozelenela alebo čiastočne zbnedla, δοje prejavom oxldáole mangánu za vzniku jeho kysličníkov, a tým nedostatečného odstrá-nenia kyslíka z použltej atmosféry. Rovnaký výsledek sa dosiahol 1 v případe, ak sa spdsobom podlá vynálezu odstraňovalkyslík z dusíka. P R E D Μ E T VYNÁLEZU
2. 1. Spdsob odstraňovanla kyslíka z plynnýoh atmosfér, ako je vodík, dusík, argon a lohzmesl 1 s Inýml plynml, na vel*ml nízké hodnoty, nadvttzujúol a výhodou na předběžnéSlstenle vyznáSáný tým, že čištěný plyn sa vedle oez priestor vyhrlevaný na teplotu600 až 1200°C, ktorý voči okoliu je plynotěsný a ktorý je v teplotněj zóně naplněnýkáskaml jedného zo skupiny kovov, ako je hořčík, vápník, mangán, ohrón, křemík, ti-tan a vanád, ktorýoh tlak pár prl uvedenýoh teplotách je v rozsahu 30 /uPa až 140 kPaa ktorýoh rovnovážný dlsooiačný tlak kysličníkov prl teploto 600°C Je 10“^ Pa. Z. Spdsob podlá bodu 1 vyznačený tým, že sa použije mangán, s výhodou elektrolytickýalebo zliatiny obaahujúoe 20 až 95 # hmotn. mangánu, a to vo formě kúskov nepravidel-ného tvaru o velkosti Jednotlivýoh hrán v rozmédzí 0,5 až 25 mm.