RU185227U1 - Устройство для очистки инертных газов - Google Patents

Устройство для очистки инертных газов Download PDF

Info

Publication number
RU185227U1
RU185227U1 RU2018132522U RU2018132522U RU185227U1 RU 185227 U1 RU185227 U1 RU 185227U1 RU 2018132522 U RU2018132522 U RU 2018132522U RU 2018132522 U RU2018132522 U RU 2018132522U RU 185227 U1 RU185227 U1 RU 185227U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
getter
retorts
retort
inert gases
purification
Prior art date
Application number
RU2018132522U
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Ильич Черкез
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2018132522U priority Critical patent/RU185227U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU185227U1 publication Critical patent/RU185227U1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/68Halogens or halogen compounds
    • B01D53/685Halogens or halogen compounds by treating the gases with solids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к устройствам финишной очистки инертных газов от газообразных примесей путем их пропускания через спеченную пористую структуру металлического газопоглотителя и может быть использована в областях техники и промышленности, в которых необходимы сверхчистые инертные газы (газовая хроматография, микроэлектроника, металлургия и т.д.). Техническим результатом полезной модели является повышение производительности и эффективности при очистке инертных газов. Для достижения технического результата предложено устройство для очистки инертных газов, снабженное технологическими патрубками, состоящее из корпуса с крышкой и днищем, в котором установлен нагреватель и цилиндрическая реторта, заполненная твердым поглотителем, при этом внутри корпуса расположены две цилиндрические коаксиально установленные реторты, в полостях которых находится газопоглотитель с жестко приваренными к ним крышками, днищем и патрубками, снабженными пристыковочными фланцами, при этом внутренняя реторта имеет в нижней части сквозные отверстия, а днище - проточку. Газопоглотитель находится ниже уровня изогнутого патрубка и представляет собой мелкодисперсный порошок на основе титана с размером частиц <100 мкм, изготовленный посредством его спекания в высоком вакууме в течение 1 ч при температуре 900-950°С. На поверхности днища, внешней и внутренней реторт, контактирующих с газопоглотителем, наносятся проточки в форме колец глубиной и шириной ~0,5-2 мм с шагом 1-5 мм. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к устройствам финишной очистки инертных газов от газообразных примесей путем их пропускания через спеченную пористую структуру металлического газопоглотителя и может быть использована в областях техники и промышленности, в которых необходимы сверхчистые инертные газы (газовая хроматография, микроэлектроника, металлургия и т.д.).
Уровень техники
Устройства очистки инертных (благородных) газов от примесей, в целом, хорошо известны и базируются на различных подходах и физических принципах. Известны способы очистки инертных газов, например, ксенона от метана посредством пропускания через катализаторы на базе металлов платиновой группы при повышенных до 170-180°С температурах (патент РФ №2275232). Техническим результатом является глубокая очистка (на порядок величины) ксенона по метану с уровня 0,7⋅10-4 до 0,02⋅10-4 об. %.
К недостаткам данного метода можно отнести сложности связанные с изготовлением катализаторов, а также недостаточную эффективность очистки газа по другим примесным газам (кислороду и азоту).
Известен способ финишной очистки технологических газов центрифугированием (патент РФ №2275232), в котором газ обрабатывают электромагнитным излучением с энергией 103-107 эВ, при температуре газа от -50-50°С с подпиткой воды до концентрации не выше 10-4 об. %. затем подают в центрифугу с окружной скоростью ротора не более 700 м/с при интенсивности центробежного поля 10-500 Дж/г. Техническим результатом такого подхода является очистка исходного технологического газа чистотой 99,97 до уровня 99,99999 об. %.
Несмотря на высокую эффективность данного способа, очевидна его сложность и дороговизна.
Известно устройство для очистки газа (гелия) (авторское свидетельство №959808), включающее охлаждаемый корпус с верхним вводным и аксиальным выводным патрубками и спиральную насадку из металлической ленты, наружный виток которой соединен с внутренней поверхностью корпуса, а внутренний с наружной поверхностью выводной трубки. Металлическая лента выполнена плоской и амальгированной, а отношение шага между витками насадки к ее высоте составляет 1:200-400. Техническим результатом работы устройства является очистка гелия чистотой 99,995 до уровня 99,9999 об. % при захолаживании корпуса устройства до температуры жидкого азота.
К недостаткам устройства можно отнести использование токсичного элемента - ртути и невозможность очистки других инертных газов, которые в процессе очистки будут адсорбироваться на поверхности металлической ленты по причинам их более высокой температуры кипения.
Известно устройство для очистки инертного газа от примесей (патент РФ 2102120), в котором очистку инертного газа осуществляют с помощью газопоглотителя на основе губчатого титана, помещенного в устройство, включающее в себя теплоизолированный кожух со съемной крышкой и днищем, в котором установлена внутренняя цилиндрическая реторта, заполненная чередующимися слоями газопоглотителя с насадкой и без нее. Насадка представляет собой спираль (левую или правую) из металлической ленты, в щелевые зазоры которой засыпан газопоглотитель. Внутренняя реторта оборудована перфорированным дном, и размещена в устройстве соосно в наружной реторте. Корпус устройства снабжен теплообменником, вмонтированным в верхнюю половину внутренней реторты, и представляет собой экранный теплоизолятор с полированными по ходу движения газа тарелками. Очистку газа проводят при температуре 900-950°С, при этом достигается глубина очистки инертного газа до 0,5⋅10-4 - 1⋅10-4% по объему. К недостаткам приведенного устройства очистки газа можно отнести: сложность конструкции, необходимость эксплуатации при высокой температуре, необходимость замены газопоглотителя вследствие невозможности его регенерации;
в процессе работы устройства при температуре 900-950°С, будет происходить спекание газопоглотителя, что затруднит его последующее извлечение.
Наиболее близкой по технической сути к заявленной полезной модели является устройство для финишной очистки инертного газа (патент РФ на полезную модель №57143), состоящее из стального цилиндрического теплоизолированного корпуса, съемной крышки и днища, укрепленных на корпусе с помощью фланцевых разъемов. Внутри корпуса установлен трехпроводный нагреватель, размещенный в жаропрочной оболочке, и цилиндрическая реторта, заполненная твердым поглотителем, занимающим менее 70% от ее объема, с насадкой представляющей собой металлическую пружину. В верхней части реторты смонтирован блок перфорированных дисков, в нижней части «ложное» перфорированное дно. В устройстве реализована однопроходная схема очистки газа, при которой очищаемый газ движется сверху вниз. Для устранения пристеночных эффектов в слое твердого поглотителя помещена насадка - металлическая пружина.
Одним из недостатков этого устройства является как сложность конструкции, так и трудность замены газопоглотителя.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью является повышение надежности эксплуатации устройства, в т.ч. в условиях различных температур.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности очистки инертных газов в широком диапазоне температур.
Для достижения технического результата предложено устройство для очистки инертных газов, снабженное технологическими патрубками, состоящее из корпуса с крышкой и днищем, в котором установлен нагреватель и цилиндрическая реторта, заполненная твердым поглотителем, при этом, внутри корпуса расположены две цилиндрические коаксиально установленные реторты, в полостях которых находится газопоглотитель, с жестко приваренными к ним крышками, днищем и прямым и изогнутым патрубками, снабженными пристыковочными фланцами, при этом внутренняя реторта имеет в нижней части сквозные отверстия, а днище проточку.
Кроме того, газопоглотитель находится ниже уровня изогнутого патрубка и представляет собой мелкодисперсный порошок на основе титана с размером частиц <100 мкм, изготовленный посредством его спекания в высоком вакууме в течение 1 часа при температуре 900-950°С.
Кроме того, на поверхности днища, внешней и внутренней реторт, контактирующих с газопоглотителем наносятся проточки в форме колец глубиной и шириной ~0,5-2 мм с шагом 1-5 мм.
Краткое описание чертежей
На фигуре показан вариант выполнения фильтра для очистки инертных газов, где:
1 - внутренняя реторта;
2 - внешняя реторта;
3 - днище;
4 - крышка;
5 - изогнутый патрубок;
6 - пристыковочные фланцы;
7 - верхняя крышка;
8 - прямой патрубок;
9 - газопоглотитель в зазоре между внешней и внутренней ретортами;
10 - газопоглотитель в полости внутренней реторты;
11 - нагреватель;
12 - корпус;
13 - аксиально-симметричные проточки;
14 - сквозные отверстия по образующей;
15 - коническая проточка.
Осуществление полезной модели
Устройство состоит из корпуса 12, внутри которого коаксиально установлены внутренняя 1 и внешняя 2 реторты, днища 3, крышки 4 и верхней крышки 7. К внешней реторте и верхней крышке приварены прямой 8 и изогнутый 5 патрубки снабженные пристыковочными фланцами 6 для подключения устройства к линиям напуска инертных газов. Крышка 4 и днище 3 жестко приварены к внешней 2 и внутренней 1 ретортам, в полостях которых находится газопоглотитель 9.
Диаметры и толщины стенок внешней 2 и внутренней 1 реторт подбираются таким образом, чтобы обеспечить равенство площадей поверхности газопоглотителей 9 и 10, находящихся в соответствующих полостях ниже уровня изогнутого патрубка 5.
Для минимизации эффекта каналирования газа вдоль стенок реторт при его просачивании через пористую структуру, а также для обеспечения механического сцепления пористого газопоглотителя к металлическим стенкам, на внутренней поверхности внешней реторты 2, днища 3, а также поверхностях внутренней реторты 1, контактирующих с газопоглотителем 9, выполняются аксиально-симметричные проточки 13 в форме колец глубиной и шириной ~0,5-2 мм с шагом 1-5 мм.
Для обеспечения перетекания газа из одной полости в другую, при его подаче в один из патрубков 5 и 8, в нижней области внутренней реторты 1 выполнены сквозные отверстия 14 по образующей, а днище 3 оборудовано конической проточкой 15. Количество отверстий внутренней реторты 1 подбирается исходя из газопроводимости газопоглотителя 9 и необходимой производительности фильтра.
Для создания теплового и механического контакта внутренней реторты 1 и днища 3, в последнем выполнены проточки по диаметрам внутренней реторты 1.
Внешняя сторона корпуса 12 окружена несъемным, изолированным посредством трубчатых керамических изоляторов, нагревателем 11 из нихромовой проволоки, позволяющим нагревать корпус 12 устройства до температур ≤950°С.
Корпус 12 изготавливается из цельносварной крио и жаростойкой аустенитной стали, например, 12Х18Н10Т, при этом внешняя 2 и внутренняя 1 реторты имеют в верхней части тепловую развязку с верхней крышкой 7, позволяющую эксплуатировать фильтр как при крио-температурах, погружая корпус в сосуд Дюара с жидким азотом, так и повышенных температурах, за счет использования изолированного нагревателя контактирующего с корпусом 12.
Пористая структура газопоглотителей 9 и 10 создается путем свободной засыпки через прямой 8 и изогнутый 5 патрубки во внутреннее пространство мелкодисперсного порошка на основе титана, например, порошка из сплава Ti70V30 с размером частиц <100 мкм, с последующей спеканием его в высоком вакууме в течение не более 1 часа при температуре 900-950°С. Полученная в результате спекания несыпучая пористая структура газопоглотителей 9 и 10 обладает пористостью на уровне ~70%, и большей удельной поверхностью, чем в случае применения губчатого титана.
Таким образом, предложенная простая в изготовлении конструкция фильтра:
- увеличивает эффективность очистки инертных газов за счет оптимальной организации их прохождения через слои газопоглотителей при эксплуатации в широком температурном диапазоне -190-850°С, что позволяет производить очистку газа в различных режимах работы при использовании одного устройства;
- имеет возможность неоднократной регенерации сорбционных свойств пористой структуры газопоглотителей.

Claims (3)

1. Устройство для очистки инертных газов, снабженное технологическими патрубками, состоящее из корпуса с крышкой и днищем, в котором установлен нагреватель и цилиндрическая реторта, заполненная твердым поглотителем, отличающееся тем, что внутри корпуса расположены две цилиндрические коаксиально установленные реторты, в полостях которых находится газопоглотитель, с жестко приваренными к ним крышками, днищем и прямым и изогнутым патрубками, снабженными пристыковочными фланцами, при этом внутренняя реторта имеет в нижней части сквозные отверстия, а днище - проточку.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что газопоглотитель находится ниже уровня изогнутого патрубка и представляет собой мелкодисперсный порошок на основе титана с размером частиц <100 мкм, изготовленный посредством его спекания в высоком вакууме в течение 1 ч при температуре 900-950°С.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на поверхности днища, внешней и внутренней реторт, контактирующих с газопоглотителем, наносятся проточки в форме колец глубиной и шириной ~0,5-2 мм с шагом 1-5 мм.
RU2018132522U 2018-09-12 2018-09-12 Устройство для очистки инертных газов RU185227U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132522U RU185227U1 (ru) 2018-09-12 2018-09-12 Устройство для очистки инертных газов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132522U RU185227U1 (ru) 2018-09-12 2018-09-12 Устройство для очистки инертных газов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU185227U1 true RU185227U1 (ru) 2018-11-27

Family

ID=64558163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018132522U RU185227U1 (ru) 2018-09-12 2018-09-12 Устройство для очистки инертных газов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU185227U1 (ru)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3593495A (en) * 1969-06-19 1971-07-20 Vacuum Atmospheres Corp A method for gas purification from a system retort
SU1049089A1 (ru) * 1982-06-11 1983-10-23 Опытное Конструкторско-Технологическое Бюро "Кристалл" С Опытным Производством Ленинградского Технологического Института Им.Ленсовета Устройство дл очистки газов
WO1988002660A1 (en) * 1986-10-17 1988-04-21 Institut Kataliza Sibirskogo Otdelenia Akademii Na Method of catalytic cleaning of waste gases
JPH0731877A (ja) * 1993-05-11 1995-02-03 Japan Pionics Co Ltd 不活性ガスの精製方法および装置
RU2102120C1 (ru) * 1996-08-06 1998-01-20 Техноцентр "Лазерная диагностика и чистые технологии" Устройство для очистки инертного газа
US5792523A (en) * 1996-03-14 1998-08-11 Aga Aktiebolag Krypton gas mixture for insulated windows
RU2126710C1 (ru) * 1993-07-16 1999-02-27 Синко Инджиниринг С.п.А. Способ очистки инертных газов
RU57143U1 (ru) * 2006-05-24 2006-10-10 ООО "Альтгаз" Устройство для финишной очистки инертного газа

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3593495A (en) * 1969-06-19 1971-07-20 Vacuum Atmospheres Corp A method for gas purification from a system retort
SU1049089A1 (ru) * 1982-06-11 1983-10-23 Опытное Конструкторско-Технологическое Бюро "Кристалл" С Опытным Производством Ленинградского Технологического Института Им.Ленсовета Устройство дл очистки газов
WO1988002660A1 (en) * 1986-10-17 1988-04-21 Institut Kataliza Sibirskogo Otdelenia Akademii Na Method of catalytic cleaning of waste gases
JPH0731877A (ja) * 1993-05-11 1995-02-03 Japan Pionics Co Ltd 不活性ガスの精製方法および装置
RU2126710C1 (ru) * 1993-07-16 1999-02-27 Синко Инджиниринг С.п.А. Способ очистки инертных газов
US5792523A (en) * 1996-03-14 1998-08-11 Aga Aktiebolag Krypton gas mixture for insulated windows
RU2102120C1 (ru) * 1996-08-06 1998-01-20 Техноцентр "Лазерная диагностика и чистые технологии" Устройство для очистки инертного газа
RU57143U1 (ru) * 2006-05-24 2006-10-10 ООО "Альтгаз" Устройство для финишной очистки инертного газа

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1207129A (fr) Procede et installation de chauffage d&#39;un lit fluidise par injection de plasma, et applications a la synthese des oxydes d&#39;azote, a la gazeification d&#39;une substance carbonee eta la reduction des minerais
JP6987402B2 (ja) 水の水素および酸素への変換を介して電力を発生させるためのシステム、装置および方法
JP2008531461A (ja) シリコンを調製するためのリアクター及び方法
RU185227U1 (ru) Устройство для очистки инертных газов
CN103601150B (zh) 一种用于氨分解制氢的管-管式等离子体反应器
US3025145A (en) Retort for an ammonia dissociator and the like
US20210308620A1 (en) Carbon, nitrogen and oxygen separator and method of use thereof
JP2601927B2 (ja) 同位体分離方法およびその実施に用いる熱拡散塔
CN208554137U (zh) 格栅式等离子体反应装置
Spalaris The micropore structure of artificial graphite
US20150322349A1 (en) Gtl process and reactor employing a mobile phase and plasma
KR101310949B1 (ko) Rf 플라즈마를 이용한 몰리브덴 금속 나노분말 제조방법
RU2102120C1 (ru) Устройство для очистки инертного газа
US3452517A (en) Apparatus for the extraction of hydrogen from gas mixtures
RU2509719C1 (ru) Способ и устройство для получения водорода из воды (варианты)
FR2727635A1 (fr) Procede de fabrication de particules fines ou ultrafines et reacteur pour la production de telles particules
RU41426U1 (ru) Электродуговая установка
RU57143U1 (ru) Устройство для финишной очистки инертного газа
CN111385954B (zh) 等离子体装置和分解硫化氢的方法
Li et al. Catalytic oxidation of dilute SO2 over activated carbon coupled with partial liquid phase vaporization
JPH0432685B2 (ru)
CN110127600B (zh) 介质阻挡放电分解硫化氢的方法
CN110124470B (zh) 格栅式等离子体反应装置和分解硫化氢的方法
JP2024535844A (ja) メタン分子の切断から水素を生成するためのプラントおよびプロセス
US1915243A (en) Method of producing chromium