DE4228107C2

DE4228107C2 - Diffusionszelle zur Gasreinigung

Info

Publication number: DE4228107C2
Application number: DE4228107A
Authority: DE
Inventors: Willi Geis; Hans Dr Krause; Rudi Roes
Original assignee: Rosemount GmbH and Co
Current assignee: Emerson Process Management GmbH and Co oHG
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2012-08-26
Also published as: DE4228107A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Diffusionszelle zur Gasreini gung bestehend aus einem heizbaren Innenbehälter mit Diffu sionsrohr, einem den Innenbehälter umgebenden Heizmantel, einem den Innenbehälter und den Heizmantel umschließenden Außenbehälter und einer Wärmeisolierung.

Eine Diffusionszelle der angegebenen Art ist aus der US-PS 33 92 510 bekannt und wird zur Reinigung von Wasserstoff eingesetzt. Das Diffusionsrohr besteht hierbei aus Palla dium, welches in erhitztem Zustand bei einer Temperatur von etwa 400 bis 450°C die Eigenschaft hat, das ca. 600fache seines Volumens an Wasserstoff aus einem Rohgas aufnehmen zu können. Bei einem Druck- bzw. Konzentrationsgefälle dif fundiert hochreiner Wasserstoff durch die Wandung des Palladiumdiffusionsrohres in den Innenbehälter und kann aus diesem abgeleitet werden. Das Restgas verbleibt im Innern des Diffusionsrohres und wird von dort ebenfalls abgelei tet. Bei derartigen Diffusionszellen besteht ein Nachteil darin, daß durch die Wand des erhitzten Innenbehälters, in dem sich das Diffusionsrohr befindet, Wasserstoff diffun dieren und in die Atmosphäre gelangen kann. Dies ist in zahlreichen Anwendungsfällen unerwünscht, beispielsweise wenn der Wasserstoff radioaktive Wasserstoffisotope ent hält. Auch die thermische Isolation des Außenbehälters mit Hilfe von Mineralfaser-Dämmstoffen ist bei den bekannten Diffusionszellen ungenügend. Die Oberflächen des Außenbe hälters werden beim Betrieb so heiß, daß ein zusätzlicher Berührungsschutz notwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Diffusions zelle der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein unkontrolliertes Entweichen von Wasserstoff in die Atmo sphäre weitestgehend vermieden ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) der Außenbehälter ein gasdichtes Metallgehäuse dar stellt, dessen Innenraum evakuiert ist, und
b) daß der Innenbehälter mit dem Heizmantel von einem Strahlung reflektierenden Schild umgeben ist, der in einem Abstand von der Wand des Außenbehälters angeord net ist.

Bei der erfindungsgemäßen Diffusionszelle wird eine Diffu sion von Gasen durch die Wand des Außenbehälters unterbun den. Dies wird zum einen dadurch erreicht, daß die Tempera tur des Außenbehälters im Betrieb unter 80°C bleibt, da durch die Evakuierung des Innenraums des Außenbehälters eine Wärmeübertragung durch Konvektion unterbunden wird und die Wärmestrahlung, die von dem heißen Innenbehälter und dem Heizmantel ausgeht, von dem Strahlungsschild zurückge halten wird. Das Vakuum in dem Außenbehälter sorgt weiter hin dafür, daß eine Rückdiffusion störender Gase durch die Wand des Innenbehälters nicht stattfinden kann und trägt damit zusätzlich zur Erreichung eines hohen Reinheitsgrads des aus dem Innenbehälter entnehmbaren Gases, beispiels weise Wasserstoff, bei. Durch die beschriebenen Eigenschaf ten eignet sich die erfindungsgemäße Diffusionszelle auch für das Reinigen von Wasserstoff mit radioaktiven Wasser stoffisotopen, da diese die Wandung des Außenbehälters nicht durchdringen und über eine während der Gasreinigung kontinuierlich fördernde Pumpeinrichtung zur Auf rechterhaltung des Vakuums im Außenbehälter abgesaugt und dem Rohgasstrom wieder zugeführt werden können.

Um eine ständige Kontrolle der Dichtheit des Außenbehälters zu ermöglichen, ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen, daß der Innenraum des Außenbehälters an eine Druckmeßeinrichtung angeschlossen ist.

Der Strahlung reflektierende Schild kann nach einem weite ren Vorschlag der Erfindung aus mehreren, übereinanderlie genden Lagen einer Metallfolie bestehen, wobei die einzel nen Lagen einen Abstand voneinander haben, der durch ein in die Metallfolie eingedrücktes Profil in Form von Noppen, Rippen oder dergleichen hervorgerufen wird. Ein derartiger Schild läßt sich einfach herstellen, wobei durch die Mehr zahl der aufeinanderfolgenden Lagen bei geringster Wärme leitung eine außerordentlich wirksame Strahlungsabschirmung erreicht werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungs beispiels näher erläutert, das in der Fig. 1 dargestellt ist. Die Fig. 1 zeigt in schematischer Form einen Längs schnitt durch eine erfindungsgemäße Diffusionszelle.

Die dargestellte Diffusionszelle weist in ihrem Zentrum ein aus Palladium bestehendes Diffusionsrohr 1 auf, welches über Anschlüsse 2 an einen Rohgasstrom anschließbar ist. Das Diffusionsrohr 1 befindet sich in einem druckdichten Innenbehälter 3, aus dem über eine Leitung 4 das durch Dif fusion gewonnene Reinstgas abgeführt wird. Der Innenbehäl ter 3 ist von einem elektrischen Heizmantel 5 umgeben, der eine Aufheizung des Innenbehälters 3 und des darin befind lichen Diffusionsrohres 1 auf eine Temperatur von 400 bis 450°C ermöglicht. Ein die Wärmestrahlung reflektierender Schild 6 umgibt den Innenbehälter 3 und den Heizmantel 5 auf allen Seiten und schirmt dadurch die Wärmestrahlung von einem gasdichten, metallischen Außenbehälter 7 ab, in dem der Innenbehälter angeordnet ist. Die Größe des Außenbehäl ters 7 ist so bemessen, daß die durch die Behälteroberflä che bewirkte Kühlung ausreichend ist, um die auf den Außen behälter übertragene Restwärme abzuführen und die Tempera tur des Außenbehälters deutlich unter 80°C zu halten. Zwi schen der Wand des Außenbehälters 7 und dem Schild 6 ist ein ausreichender Abstand vorgesehen. Der Innenraum 8 des Außenbehälters 7 wird über einen Evakuierungsstutzen 9 eva kuiert. Weiterhin ist ein Meßstutzen 10 zur Überwachung des Vakuums im Außenbehälter 7 vorgesehen.

Wie die Darstellung zeigt, kann Gas, welches durch die Wand des Innenbehälters 3 in den Innenraum 8 des Außenbehälters 7 diffundiert, aufgrund des dort herrschenden Vakuums wirk sam zurückgehalten und erforderlichenfalls über den Evaku ierungsstutzen 9 abgesaugt werden. Ebenso wird durch die gasdichte Ausbildung des Außenbehälters 7 und das in seinem Innenraum 8 herrschende Vakuum verhindert, daß störende Gase in den Innenbehälter 3 der Diffusionszelle diffundie ren. Die erfindungsgemäße Diffusionszelle ermöglicht somit eine hochwirksame Reinigung auch solcher Gase, die nicht in die Atmosphäre gelangen dürfen.

Claims

1. Diffusionszelle zur Gasreinigung bestehend aus einem heizbaren Innenbehälter mit Diffusionsrohr, einem den Innenbehälter umgebenden Heizmantel, einem den Innenbe hälter und den Heizmantel umschließenden Außenbehälter und einer Wärmeisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Außenbehälter (7) ein gasdichtes Metallgehäuse darstellt, dessen Innenraum (8) evakuiert ist, und
b) daß der Innenbehälter (3) mit dem Heizmantel (5) von einem Strahlung reflektierenden Schild (6) umgeben ist, der in einem Abstand von der Wand des Außenbehälters (7) angeordnet ist.

2. Diffusionszelle nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Außenbehälter (7) an eine Vakuum pumpe angeschlossen ist, die während der Gasreinigung kontinuierlich fördert.

3. Diffusionszelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlung reflek tierende Schild (6) aus mehreren, übereinanderliegenden Lagen einer Metallfolie besteht, wobei die einzelnen Lagen einen Abstand voneinander haben, der durch ein in die Metallfolie eingedrücktes Profil in Form von Noppen oder Rippen hervorgerufen wird.