RU1799628C - Способ сепарации примесей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: очистка жидких продуктов от диамагнитных примесей. Сущность изобретени : по способу сепарации примесей дл  выделени  диамагнитных примесей из парамагнитного жидкого продукта адсорбент помещают в зонах с наименьшим градиентом квадрата магнитной индукции, а пропускание очищаемого продукта осуществл ют многократно через однородное магнитного поле. В устройстве дл  сепарации примесей проточна  камера выполнена с дополнительным каналом, расположенным внутри токонесущей трубы, внутренние и наружные каналы сообщены между собой через перфорацию токонесущей трубы, а адсорбент размещен внутри кольцевых каналов с противоположных от поверхности токонесущей трубы сторон. 2 с. п. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к процессам очистки продуктов от примесей в химической и других отрасл х промышленности и может быть использовано преимущественно дл  очистки жидкого кислорода от плохо сорбируемых диамагнитных примесей, например метана,

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей путем сепарации диамагнитных примесей из парамагнитного жидкого продукта.

На фиг, 1 изображены внешний вид токонесущей трубы с размещенной на ней проточной камерой, потоки очищаемого кислорода и охлаждающего азота, продольное (вдоль оси токонесущей трубы) сечение проточной камеры и ее поперечное (разрез А-А) сечение; на фиг, 2 - продольный и поперечный разрезы проточной камеры устройства , в котором токонесуща  труба выполнена из отдельных трубок; на фиг. 3 - изменение парамагнитных сил (пропорциональное градиенту квадрата магнитной индукции) по радиусу - вектору, перпендикул рному оси трубы и отсчитываемому от оси.

Предложенный способ реализуетс  в устройстве, состо щем из токонесущей трубы 1, проточной камеры 2, имеющей патрубки подвода 3 очищаемого кислорода и отвода 4 очищенного. Проточна  камера 2 состоит из наружных 5 и внутренних 6 кольцевых каналов, непосредственно примыкающих к токонесущей трубе 1 и электрически изолированных от нее (выполненных из диэлектрика ). В токонесущей трубе выполнены отверсти  7, через которые сообщаютс  между собой последовательно по потоку наружные 5 и внутренние 6 кольцевые каналы, непосредственно примыкающие к токонесущей трубе 1 снаружи и изнутри. Внутри кольцевых каналов 5 и 6 с противоположных от поверхности токонесущей трубы 1 сторон размещен адсорбент 8.

(Л

С

VJ

Ю Ю О

го

00

Дл  увеличени  плотности тока, протекающего через токонесущую трубу 1, a соответственно и объемной плотности парамагнитных сил, пропорциональной градиенту квадрата напр женности магнитного пол , токонесуща  труба 1 выполнена в виде отдельных трубок 9, размещенных с зазором одна относительно другой по окружности, внутренние полости которых соединены с системой 10 подачи охлаждающего компонента - жидкого азота.

Предложенный способ реализуетс  в процессе работы устройства.:

Поток кислорода 11с примес ми (например , с трудно сорбируемым из жидкого кислорода метаном) поочередно входит во внутренний кольцевой канал 6, затем из него через отверсти  7 в токонесущей трубе 1 в наружный кольцевой канал 5, а из него через отверсти  7 снова во внутренние кольцевые каналы 6.

Вокруг токонесущей трубы 1 в результате протекани  тока формируетс  неоднородное магнитное поле, через которое многократно проходит кислород.

Парамагнитные силы пропорциональны градиенту квадрата магнитной индукции пол , объемна  плотность парамагнитной силы определ етс  выражением (см. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. М.: Высша  школа, 1983, с. 283).

Claims (3)

1 .

2 jU2 ju-t

grad (В2),

где fi i - магнитна  проницаемость среды (кислород), в которую помещен диамагне- тик;

fiz - магнитна  проницаемость диа- магнетика (метана);

В - магнитна  индукци  пол , созданного током в трубе 1.

Магнитна  индукци  пол , созданного током внутри оболочки цилиндрической трубы , определ етс  выражением (см. Матвеев А.Н.... с. 254)

г №ру6ы В 2лг.

Л-г2

г2-гГ

где г- радиальное рассто ние точки, в которой определ етс  индукци , от оси трубы;

П - внутренний радиус трубы;

га - внешний радиус трубы;

i - сила тока, текущего по трубе.

Вне.трубы магнитна  индукци 

2йгВ

Внутри трубы магнитна  индукци  в соответствии с законом полного тока равна нулю..

Произвед  математическое преобразо- вание, получим „ в стенке трубы п 5 г га;

i3r(i-4)

9гас1(В2) , , г 1  г (г 2 - г t)

вне трубы г grao(B2) .

во внутреннем канале трубы 0 г п;

grad (В2) 0

о

Зависимость grad(B ) от радиуса г изображена на графике (фиг. 3).

Таким образом, если диамагнитна  молекула метана движетс  из внутреннего кольцевого канала 6 через отверстие 7, то по мере этого перемещени  на нее воздействует все увеличивающа с  сила парамагнитного происхождени , затормаживающа 

это движение. Поэтому молекулы, имеющие малую кинетическую энергию (в данный момент времени), не могут пройти через отверстие 7 и остаютс  во внутреннем кольцевом канале, где захватываютс  поверхность адсорбента . Те молекулы, которые ход т через отверстие 7, парамагнитными силами уско-, р ютс  в сторону адсорбента, глубоко углубл  сь между его частицами. Молекулы, перемещающиес  параллельно оси трубы,

также испытывают действие парамагнитных сил, которые направлены от трубы 1 в адсорбент 8.

Эти силы увлекают часть молекул в адсорбент , где они адсорбируютс . Молекулы,

движущиес  в наружном кольцевом канале от адсорбента к отверстию 7 в токонесущей трубе 1, частично тормоз тс  этими силами и направл ютс  в сторону адсорбента 8. Те молекулы (здесь и далее молекулы метана),

которые достигают отверсти  7, ускор ютс  полем и попадают во внутренний кольцевой канал, где их скорость гаситс  взаимодействием с окружающими молекулами кислорода и частицами адсорбента, а затем

повтор етс  процесс, изложенный выше.

Поток перемещаетс  в турбулентном режиме, который в данных услови х возникает автоматически вследствие вли ни  шероховатых частиц адсорбента в многократных поворотов потока.

Токонесущую трубу 1 с радиальными отверсти ми 7 можно заменить (токонесущи- ми) трубками 9, расположенными по окружности, функции отверстий 7 в этом случае выполн ют зазоры между трубками. При большом количестве таким трубок создаетс  такое же поле, как и токонесущей трубой.

Дл  охлаждени  трубок 9 через них с помощью системы 10 подачи охлаждающего компонента прокачивают жидкий азот.

Предложенные способы и устройство в отличие от прототипа позвол ют очищать парамагнитный продукт от диамагнитных примесей, расшир   тем самым функциональные возможности.

Предложенное техническое решение наиболее эффективно дл  очистки жидкого кислорода от трудно сорбируемого при этих услови х метана.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и   1. Способ сепарации примесей, включающий пропускание продукта в турбулентном режиме течени  через адсорбент, помещенный в неоднородное магнитное поле, с разделением его у поверхности адсорбента и выведением продуктов разделени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса сепа- ,рации, при выделении диамагнитных примесей из парамагнитного жидкого продукта

адсорбент помещают в зонах с наименьшим градиентом квадрата магнитной индукции, а пропускание очищаемого жидкого парамагнитного продукта осуществл ют много- кратно через неоднородное магнитное поле,

2. Устройство дл  сепарации примесей, включающее источник неоднородного магнитного пол , выполненный в виде токонесущей трубы, проточную камеру в виде кольцеобразного канала, охватывающего токонесущую трубу, адсорбент, расположенный вдоль внешней стенки токонесущей трубы, электрически изолированный от стенок проточной камеры, патрубки загрузки и разгрузки, отличающеес  тем, что проточна  камера выполнена с дополнительным каналом, расположенным внутри токонесущей трубы, при этом внутренние и

наружные каналы сообщены между собой через перфорацию то.конесущей трубы, а адсорбент размещен внутри кольцевых каналов с противоположных от поверхности токонесущей трубы сторон,

3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что оно снабжено системой подачи охлаждающего компонента, з токонесуща  труба выполнена в виде расположенных по окружности трубок, размещенных с зазором одна относительно другой, внутренние полости которых сообщены с системой подачи охлаждающего компонента.