SU1662641A1

SU1662641A1 - Способ очистки аргона

Info

Publication number: SU1662641A1
Application number: SU894666323A
Authority: SU
Inventors: Юрий Яковлевич Игнатов; Георгий Анатольевич Головко; Сергей Сергеевич Хвощев; Виктор Юрьевич Челышев; Марианна Александровна Шубаева; Светлана Геннадьевна Разборова
Original assignee: Ленинградский технологический институт холодильной промышленности; Институт Химии Силикатов Им.И.В.Гребенщикова
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1989-03-27
Publication date: 1991-07-15

Abstract

Изобретение относитс к способам глубокой очистки газов от примесей кислорода и водорода, может быть использовано дл получени высокочистых газов и позвол ет повысить степень очистки аргона. Дл осуществлени способа очищаемый аргон пропускают последовательно через два сло адсорбента, в качестве первого сло используют цеолит типа NAA, модифицированный катионами кальци до их содержани в цеолите 5 - 10%, а в качестве второго сло используют цеолит типа NAM, модифицированный катионами кальци до их содержани в цеолите 85 - 90%. Концентрации кислорода и водорода в очищенном аргоне составл ют 1^.10^-5 об.% и 0,8 - 1^.10^-4 об.% соответственно. 1 табл.

Description

Изобретение относитс к технологии разделени газовых смесей, в частности к способам очистки аргона от микропримесей при криогенных температурах.

Цель изобретени - повышение степени очистки аргона, уменьшение его потерь и обеспечение одновременной очистки от микропримесей кислорода и водорода.

При последовательном пропускании очищаемого аргона через два сло адсорбента в качестве первого сло используют цеолит типа NaA, модифицированный катионами кальци до их содержани в цеолите 5-10%, в котором поглощаютс примеси кислорода, в качестве второго сло используют цеолит типа NaM, модифицированный катионами кальци до их содержани в цеолите , в котором поглощаютс примеси водорода.

Цеолит типа NaA, модифицированный катионами кальци до их содержани в цеолите 5-10%, получают следующим образом.

Навеску цеолита NaA, содержащего 99,9% катионов натри , обрабатывают определенным количеством 0,1 н раствора CaCIa соответсвующим избытку

г-эквСар-р r-экв Ма ц-m

(дл получени 5- и 10%-ной степени обмена соответственно), при 20-25°С в течение 3-4 суток. Затем навеску перенос т на фильтр, отмывают от избыточного количества CaCIa (до отрицательной реакции на ион СГпо AgNOa в промывочных водах) и высушивают .

П р и м е р. 1 кг цеолита NaA обрабатываютс 5,5 л 0,1 н. раствором CaCte с ,05-0,1 при 20-25°С в течение 3.5 суток,

6

О

о

Ю Os

4

затем перенос т на фильтр, отмывают и высушивают .

Полученный цеолит NaA имеет следующие характеристики: мол рное отношение 5Ю2/А12Оз 1,7-2,1; мол рное отношение Ма20/А120з 2,3-2,6; химический состав: /(0,9 Na2+ (0,1) А12Оз(1,7-2,1)5Ю2х х5Н20; предельный адсорбционный объем кристалла, определенный по Н20, 0,28 см3/г; насыпна плотность гранулирован- ного цеолита со св зующей глиной 0,7-0,75 г/см3; размер сферических гранул 1,5-2,5 мм.

Цеолит марки NaM, содержащий 85- 90% катионов кальци , получают следующим образом.

Навеску цеолита NaM обрабатывают восьмикратно определенным количеством 1 н. раствора СаС12, соответствующим общему избытку

г-эквСар-р IQQ

m

r-экв Na ц-m

при 90°С в течение 8 суток. Производ т 8 обработок по 24 ч кажда свежим раствором CaCi2, после чего навеску перенос т на фильтр, отмывают от избыточного количества CaCI2 и высушивают.

Пример 1кг цеолита NaM обрабатывают 210 л 1 н. раствора СаС12 с (8 обработок по 26,25 л кажда ) в течение 24 ч при 90°С, затем перенос т на фильтр, отмывают и высушивают.

Полученный цеолит СаМ имеет следующие характеристики: мол рное отношение 5Ю2/А 2Оз 9,8; мол рное отношение СаО/А 2Оз 0,85; химический состав; /(0,85)Ca+2(0,15)Na2+/0 (9,8) Si02x х7Н20; предельный адсорбционный объем кристалла, определенный по Н20,0,21 см3/г; насыпна плотность гранулированного цеолита со св зующей глиной 0,7-0,75 г/см3; размер сферических гранул 1,5-2,5 мм.

В таблице приведены данные по адсорбционной способности цеолитов NaA и NaM по отношению к аргону, из которых видно, что при содержании кальци в NaA 3-10% и в NaM 85-97% адсорбционна емкость цеолитов по аргону минимальна.

Цеолит NaA при очистке аргона от при- месей, кроме кислорода, поглощает до 20- 30 см /г аргона, что увеличивает потери аргона и уменьшает величину адсорбции кислорода цеолитом.

Способ осуществл ют следующим об- разом.

Очищаемый газ - аргон, пропускают последовательно через слой цеолита типа NaA. а затем через слой цеолита типа NaM

при 95-105 К и давлении 0,15-0,2 МПа в адсорбере в состо нии, близком к насыщению . Высота каждого сло цеолита 0.5 м.

Пример 1. Газообразный аргон, содержащий 5 кислорода и 3 водорода, пропускают через слой цеолита типа NaA, содержащего 90% катионов натри , и слой цеолита типа NaM, содержащего 85% катионов кальци . Очищенный аргон содержит менее 1 кислорода и менее 1 10 4% водорода. Потери аргона за счет адсорбции его цеолитами составл ют 0,3%.

Пример 2. Газообразный аргон, содержащий 8-10 3% кислорода и водорода, пропускают через слой цеолита типа NaA, содержащего 95% катионов натри , и слой цеолита типа NaM, содержащего 87% катионов кальци . Очищенный аргон содержит менее 1 кислорода менее 1 водорода. Потери аргона за счет адсорбции его цеолитом составл ют 0,2%.

Пример 3. Газообразный аргон, содержащий кислорода и 9 водорода, пропускают через слой цеолита типа NaA, содержащего 95% катионов натри , и слой цеолита типа NaM, содержащего 90% катионов кальци . Очищенный аргон содержит менее 1 -10 % кислорода и менее 1-10 % водорода. Потери аргона за счет адсорбции его цеолитом составл ют 0,15%.

Пример 4 (известный). Газообразный аргон, содержащий 5-10 3% кислорода и Зк водорода пропускают через слой цеолита типа NaA, содержащего 99,9% катионов натри (промышленный образец). Очищенный аргон содержит кислорода и 1 водорода.

Пример 5. Газообразный аргон, содержащий 5 10 3% кислорода и 3 10-3% водорода, пропускают через слой цеолита типа NaM, содержащего 80% катионов кальци . Очищенный аргон содержит 6 водорода и 5 10 % кислорода.

Пример 6. Газообразный аргон, содержащий 5 кислорода и 9 водорода , пропускают через слой цеолита типа NaM, содержащего 87% катионов кальци , и слой цеолита типа NaA, содержащего 8% катионов кальци . Очищенный аргон содержит 2 кислорода и 3 водорода.

В катионообменных формах цеолита NaA, содержащих менее 10% катионов кальци , наблюдаетс повышенна адсорбци аргона. Уменьшение содержани катионов менее 5% трудно осуществимо и нецелесообразно , так как полностью исключить адсорбцию арнога невозможно. При этом

количество поглощенных паров кислорода исследованными цеолитами остаетс практически посто нным. При содержании в цеолите NaM менее 85% Са потери аргона станов тс существенными, а увеличение содержани более 90%, как и в случае использовани цеолита NaA, не позвол ет полностью исключить потери аргона.

Как следует из примеров, предлагаемый способ обеспечивает повышение степени очистки аргона за счет уменьшени остаточного содержани водорода менее 1 1(Г4% и кислорода менее 1 , уменьшает потери аргона в 6-10 раз по сравнению с известным способом. Предлагаемый способ обеспечивает одновременную высокоэффективную очистку аргона от примесей кислорода и водорода.

Claims

Формула изобретени

Способ очистки аргона от микропримесей при криогенных температурах и давлении выше атмосферного с помощью синтетических цеолитов, отличающийс тем, что, с целью повышени степени очистки аргона, уменьшени его потерь и обеспечени одновременной очистки от

0 микропримесей кислорода и водорода, очищаемый аргон пропускают последовательно через два сло адсорбента, в качестве первого сло используют цеолит типа NaA, модифицированный катионами кальци до

5 их содержани в цеолите 5-10%, а в качестве второго сло используют цеолит типа NaM, модифицированный катионами кальци до их содержани в цеолите 85-90%.