SU918652A1

SU918652A1 - Method of transportation of highy dried and cleaned gases

Info

Publication number: SU918652A1
Application number: SU802973211A
Authority: SU
Inventors: Игорь Исидорович Скоблин; Александр Александрович Жданов
Original assignee: Производственно-Техническое Предприятие "Ювэнергочермет"
Priority date: 1980-08-07
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1982-04-07

Description

Изобретение относится к способам транспортировки глубоко осушенных и очищенных газов, например особо чистого водорода, и может быть использовано в металлургической, машиностроительной, радиоэлектронной промышленности, где необходима доставка 5 к потребителю высокочистого и глубоко осушенного газа независимо от длины трубопровода.The invention relates to methods for transporting deeply dried and purified gases, for example, highly pure hydrogen, and can be used in the metallurgical, engineering, radio-electronic industries, where delivery of 5 high-purity and deeply dried gas to a consumer is required, regardless of the length of the pipeline.

Известен способ транспортировки газов или жидкостей, согласно которому по двой- ₁₀ному коаксиальному трубопроводу транспор- . тируется газ с низкой или высокой температурами, один зазор между трубопроводами вакуумирован, а второй заполнен защитный газом с температурой кипения ниже температуры транспортируемого газа [1]. 15A known method of transporting gases or liquids, according to which through a double ₁₀ coaxial pipeline conveyor. gas with low or high temperatures, one gap between the pipelines is evacuated, and the second is filled with protective gas with a boiling point below the temperature of the transported gas [1]. fifteen

Недостатком известного способа является сложность его осуществления из-за необходимости постоянного контроля за состоянием предохраняющих основной трубопровод оболочек (вакуумной и криогенной). ₂₀ A disadvantage of the known method is the difficulty of its implementation due to the need for constant monitoring of the condition of the shells protecting the main pipeline (vacuum and cryogenic). ₂₀

Кроме того, недостатками являются применение особого инертного газа, требующего , специального получения, а также необходимость его подбора в зависимости от транспортируемой среды таким образом, чтобы тем2 пература кипения была ниже температуры кипения транспортируемой среды.In addition, the disadvantages are the use of a special inert gas, which requires special preparation, as well as the need for its selection depending on the transported medium in such a way that the boiling point is lower than the boiling point of the transported medium.

Наиболее близким к предлагаемому является способ транспортировки жидкости или газа, имеющего высокую равномерную скорость по коаксиальному овальному трубопроводу, где по межтрубному пространству противотоком транспортируется среда с увеличивающейся по ходу потока скоростью [2].Closest to the proposed one is a method of transporting a liquid or gas having a high uniform speed through a coaxial oval pipe, where a medium is transported through the annular space countercurrently with a speed increasing along the flow [2].

Однако способ не позволяет транспортировать глубоко осушенные и очищенные газы, так как обеспечивает лишь сохранение постоянного коэффициента теплопередачи между средой, транспортируемой по внутреннему трубопроводу, и средой, движущейся противотоком по межтрубному пространству. Доставка к потребителю высокочистого и глубоко осушенного, газа путем' простого заполнения межтрубного пространства инертным газом или жидкостью практически невозможна.However, the method does not allow the transport of deeply dried and purified gases, since it only ensures that the heat transfer coefficient remains constant between the medium transported through the internal pipe and the medium moving countercurrently through the annulus. The delivery to the consumer of highly pure and deeply dried gas by simply filling the annulus with an inert gas or liquid is practically impossible.

Это обусловлено тем, что при транспортировке, например, особо чистого водорода даже по трубопроводу из нержавеющей стали возникает явление «натекания» из внешней среды различных газовых примесей через не плотности (течи) и толщу конструкционного материала путем диффузии.This is due to the fact that when transporting, for example, very pure hydrogen even through a stainless steel pipeline, the phenomenon of “leakage” of various gas impurities from the external medium through non-density (leak) and the thickness of the structural material by diffusion occurs.

Это происходит несмотря на то, что давление в трубопроводе может, составлять десятки атмосфер. Все зависит от разности пгрииальных давлений компонентов газовой _sсреды. транспортируемых по трубопроводу и находящихся снаружи него. Даже при создании вакуумной промежуточной оболочки загрязняющие примеси из полости, где находится газ с избыточным давлением, диффундируют в вакуумную полость, а оттуда в тру- ю бопровод, транспортирующий высокочистый и глубоко осушенный газ. Кроме того, трубопроводы должны изготавливаться из дорогостоящих нержавеющих сталей, что экономически невыгодно.This happens despite the fact that the pressure in the pipeline can be tens of atmospheres. All depends on the difference between components of a gas pressure pgriialnyh _s environment. transported by pipeline and located outside it. Even when creating a vacuum intermediate shell, contaminants from the cavity where the gas with excess pressure is located diffuse into the vacuum cavity, and from there into the pipeline, transporting highly pure and deeply dried gas. In addition, pipelines must be made of expensive stainless steels, which is economically disadvantageous.

Цель изобретения — обеспечение достав- ¹⁵ки потребителю высокочистого и глубоко осушенного технологического газа при значительной протяженности трассы.The purpose of the invention - providing dostav- ¹⁵ ki consumer high purity and deep dried process gas at considerable length of the track.

Эта цель достигается тем, что согласно способу транспортировки по коаксиальному ₂₀трубопроводу высокочистого и глубоко осушенного газа с подачей среды противотоком по межтрубному пространству, технологический газ подают по внутреннему трубопроводу потребителю с максимально возможной скоростью для этого газа, но не менее 10 м/с, ^2Sа в качестве среды, подаваемой противотоком, используют отработанный газ, который перед подачей в межтрубное пространство предварительно компримируют, осушают и очищают. ₃₀ This goal is achieved by the fact that according to the method of transporting high purity and deeply dried gas through a coaxial ₂₀ pipeline with a countercurrent flow medium through the annulus, the process gas is supplied to the consumer at the highest possible speed for this gas, but not less than 10 m / s, ^2S and as the medium supplied by the countercurrent, exhaust gas is used, which is precompressed, drained and purified before being fed into the annulus. _thirty

При этом отработанный газ перемещают со скоростью, равной или большей скорости технологического газа.When this exhaust gas is moved at a speed equal to or greater than the speed of the process gas.

На чертеже изображена блок-схема для осуществления способа.The drawing shows a block diagram for implementing the method.

Блок-схема включает вакуумно-водород- 35 ную печь 1, вход которой соединен трубопроводом 2 технологического газа с блоком 3 тонкой очистки и осушки технологического газа, а выход — со снабженным газодувкой 4 (или компрессором) трубопроводом 5 отработанного газа, соединенным, в свою очередь, с блоком 6 предварительной очнстки-осушки отработанного газа.The block diagram includes a vacuum-hydrogen 35 furnace 1, the inlet of which is connected by a process gas pipe 2 to a fine-cleaning and drying unit 3 of the process gas, and the output is connected to an exhaust gas pipe 5 equipped with a gas blower 4 (or compressor) and connected to its turn, with block 6 preliminary osnchki-drying of the exhaust gas.

Трубопровод 2 технологического газа выполнен из. коаксиальных труб — внутренней 7 и внешней 8. 4SThe process gas pipeline 2 is made of. coaxial pipes - internal 7 and external 8. 4S

Межтрубное пространство технологического трубопровода 2 соединено перед печью 1 с трубопроводом 9 оборотного газа, а после блока 3 — байпасной линией 10 с трубопроводом 11 подачи газа к блоку 3.The annular space of the process pipeline 2 is connected in front of the furnace 1 with a return gas pipeline 9, and after block 3 - bypass line 10 with the gas supply pipe 11 to block 3.

Технологический газ, подвергающийся ^J0тонкой очистке и глубокой осушке подается по трубопроводу 11 в блок 3 тонкой очисткиосушки и оттуда по трубопроводу 2 к вакуумно-водородной печи 1, откуда газодувкой 4 (или компрессором), имеющей регулятор 55 давления, отработанный газ подается в блок 6 (адсорбентный фильтр). После предварительной очистки и осушки отработанный газ по трубопроводу 9 подается в межтрубное пространство коаксиального трубопровода 2, противотоком технологическому газу, и поступает вновь на блок тонкой очистки-осушки.The process gas subjected to fine purification and deep drying ^J0 is fed through line 11 to the fine-drying unit 3 and from there via line 2 to the vacuum-hydrogen furnace 1, from where the exhaust gas is supplied to unit 6 by gas blower 4 (or a compressor) having a pressure regulator 55 (adsorbent filter). After preliminary cleaning and drying, the exhaust gas through the pipeline 9 is fed into the annular space of the coaxial pipeline 2, countercurrent to the process gas, and is fed back to the fine-drying unit.

Пример. Полученный из диссоциированного аммиака в диффузионном блоке с фильтрами из палладиевого сплава особо чистый водород чистотой 99,9999 об. °/₀ и точкой росы минус 70°С с давлением 1,2 атм по трубопроводу из углеродистой стали подают в муфельную проходную печь американской фирмы «Древер».Example. Highly pure hydrogen of 99.9999 vol% pure obtained from dissociated ammonia in a diffusion block with filters made of palladium alloy ° / ₀ and a dew point of minus 70 ° С with a pressure of 1.2 atm through a carbon steel pipe are fed into a muffle feed-through furnace of the American company "Drever".

Расход водорода составляет 125 нм³/ч при скорости 10,8 м/с. Отработанный газ после печи компримируют и через блок предварительной очистки-осушки, заполненный цеолитами с давлением 1,22 ати, подают в межтрубное пространство противотоком технологическому газу со скоростью 12,5 м/с, откуда он снова подается в блоке тонкой очистки в смеси с исходным сырьевым газом.The consumption of hydrogen is 125 nm ³ / h at a speed of 10.8 m / s. The exhaust gas after the furnace is compressed and through a preliminary cleaning-drying unit filled with zeolites with a pressure of 1.22 ati, countercurrent to the process gas is supplied to the annulus at a speed of 12.5 m / s, from where it is again supplied in the fine unit mixed with the original raw gas.

Точка росы технологического газа перед печью составляет минус 68°С и измеряется влагомерами типа КИВГДВ и Г-2. Содержание примесей в водороде измеряется хроматографом типа ТП1120 и составляет, %: СО 0,001; С0₂ 0,001; Н₂0 0,0015.The dew point of the process gas in front of the furnace is minus 68 ° C and is measured by hygrometer type KIVGDV and G-2. The content of impurities in hydrogen is measured by a TP1120 type chromatograph and is,%: СО 0.001; C0 ₂ 0.001; H ₂ 0, 0.0015.

Таким образом чистота водорода поддерживается на уровне 99,996 об. %. Оборотный газ, выходящий из печи, имеет точку росы минус 20°С, а количество примесей в нем составляет, %: СО 0,08; СО₂ 0,15; Н₂О 0,1.Thus, the purity of hydrogen is maintained at 99.996 vol. % The circulating gas leaving the furnace has a dew point of minus 20 ° C, and the amount of impurities in it is,%: СО 0.08; CO ₂ 0.15; H ₂ O, 0.1.

После блока очистки цеолитами точка росы оборотного газа равняется минус 40°С, а содержание примесей составляет, %: СО 0,03; СО₂ 0,003; Н₂О 0,012.After the block of purification by zeolites, the dew point of the circulating gas is minus 40 ° C, and the content of impurities is,%: СО 0.03; CO ₂ 0.003; H ₂ O, 0.012.

Использование способа позволит подавать высокочистый и глубоко осушенный водород потребителю по трубопроводу из обычной углеродистой стали на расстояние 1,5 км без существенного изменения его состава и влагосодержания — факторов, имеющих решающее значение в технологии при обжиге дорогостоящих особотонкостенных нержавеющих труб.Using the method will allow supplying high-purity and deeply dried hydrogen to the consumer through a pipeline of ordinary carbon steel over a distance of 1.5 km without significant changes in its composition and moisture content - factors that are crucial in the technology for firing expensive especially thin-walled stainless pipes.

Claims

1.Patent of France No. 2084967, cl. F 16 L 59/00, pub. 1971.

2. US patent number 3263933, class. 239public. 1966 (prototype).

2

7

J

ten