SU952300A1

SU952300A1 - Способ очистки метана от примесей

Info

Publication number: SU952300A1
Application number: SU792824262A
Authority: SU
Inventors: Александр Степанович Барабаш; Александр Алексеевич Голубев; Олег Васильевич Казаченко; Борис Михайлович Овчинников
Original assignee: Институт ядерных исследований АН СССР
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1979-10-01
Publication date: 1982-08-23

Description

Изобретение относится к очистке газов от примесей и может быть ис-= пользовано для очистки метана в химической промышленности, экспериментальной физике и химии. - .

Известен способ очистки газов от примесей насыщенных углеводородов, путем вакуумной дистилляции с пропусканием очищаемой среды через син- ю тетические цеолиты в сжиженном состоянии с последующим контактированием с металлическим зеркалом бария. Содержание кислорода в очищенном метане составляло около 10~^ь относитель- .ных молярных долей[1]. ' ¹³

Недостатком способа является то, что метан пропускают через цеолиты в сжиженном состоянии. В этом случае глубокой очистки метана не происходит,2θ так как при пропускании жидкого метана через цеолиты жидкость блокирует окна цеолитов.

Таким образом глубина очистки метана недостаточна, а сам способ сложен и неприемлем в производственных ус- 25 ловиях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки метана от примесей путем пропускания его через 30 синтетический цеолит типа 5А . Очистка метана по этому способу основана ' на поглощении цеолитами только полярных примесей, без использования молекулярноситового эффекта, вследствие чего глубина очистки по сумме примесей достигается небольшая (N*4.

Однако такие полярные соёданения как вода, двуокись углерода, сероводород, сернистый ангидрид и меркаптан сильно адсорбируются и легко могут быть выделены.

Кроме того I недостатком способа является недостаточно глубокая очистка метана от примесей.

Целью изобретения является увеличение степени очистки метана от примесей.

Указанная цель достигается тем,что согласно способу очистки метана от примесей путем пропускания газообразного метана через синтетический цеолит, в качестве последнего используют цеолиТ типа N а А, а процесс ведут при 90-96°К под давлением, меньшим давления паров насыщения.

Использование цеолита типа NaA в способе очистки метана обусловлено тем, что он имеёт диаметр входных окон 4а.

Возможность низкотемпературной бчистки газообразного метана с помощью синтетических цеолитов с размерами окон 4д обусловлена тем, что молекулы этих газов сферически симметричны и поэтому не электроотрицательны и 5 неполярны, а размер, молекул при тем- : Пературе 96° К становится большим 4А, вследствие чего они перестают Поглощаться цеолитом, в отличие от примесей, молекулы которых меньше 10 4А в интервале 90-96° К или полярНы.

Нижний предел температурного диапазона очистки выбран равным 90°К, поскольку при меньших температурах цеолиты в динамическом режиме очистки 15 перестают поглощать многие приме- , /Си, в том числе кислород, Если А. процесс очистки газообразного метана Проводят при 90°К, давление метана должно быть меньше 79,55 мм рт. ст. 20 и соответственно, если процесс очистки проводят при 96°К, давление метана должно быть меньше 173,85 мм рт.ст. Если же давление метана превысит давление паров насыщения при данной тем- 25 пературе (например при температуре 96° К давление будет больше 173,85 мм рт. ст.) , метан начнет сжижаться, жидкий метан заблокирует окна цеолитов и очистка метана станет невозможной.

П р й м е р. Цеолит типа NaA-6 отечественного производства с размерами окон 4А засыпают в адсорбертрубу из нержавеющей стали диаметром 30 мм, на входе и выходе адсорбера располагают пористые стекла для удержания пыли. В системе имеются два термокомпрессора, охлаждение ко“ торых жидким азотом позволяет соби-рать газ. Исходный газ содержится в баллоне, и очищенный собирают в баллон.

Проводят первичную регенерацию цеолита.

После регенерации цеолита охлаждают (93f3)°K и пропускают через них с скоростью около 1 м/мин. под давлением, меньшим Насыщения , метан заводского производства, имеющий исходную чистоту около 10“Э_экв. 0j. После однократного пропускания через адсорбер содержание электроотрицательных примесей в* метане снижается до 5 »Ю~⁹ экв. 0_г .

Поскольку практически все примеси в метане электроотрицательны, то можно сделать вывод, что предлагаемый способ Обеспечивает более, чем < в 200 раз более глубокую очистку метана от примесей по сравнению с из» . вестным способом и в 10^4-- 10® раз по сравнению с промышленными способами.

Суммарное содержание электроотрицательных примесей в метане определяли с помощью электроннозахватного двухфазного детектора.

Использование предлагаемого способа обеспечивает сверх глубокую очистку метана в широких производственных масштабах и открывает возможность создания в ядерной физике жидкостных ионизационных камер на. основе метана, содержащего в большом количестве водород, что необходимо для ряда экспериментов.

Claims

Изобретение относитс к очистке газов от примесей и может быть ис- пользовано дл очистки метана в хими ческой промышленности, экспериментал . ной физике и химии. Известен способ очистки газов от примесей насыщенных углеводородов, путем вакуумной дистилл ции с пропусканием очищаемой среды через синтетические цеолиты в сжиженном состо нии с последующим контактированием с .металлическим зеркалом бари Содержание кислорода в очищенном метане составл ло около 10 относитель ных мол рных долей Недостатком способа вл етс то, что метан пропускают через цеолиты в сжиженном состо нии. В этом случае глубокой очистки метана не происходи так как п{5и пропускании жидкого метана через цеолиты жидкость блокируе окна цеолитов. Таким образом глубина очистки мет на недостаточна, а сам способ сложен и неприемлем в производственных услови х . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ очистки метана от примесей путем пропускани его через синтетический цеолит типа 5А . О 1Истка метана по этому способу основана на поглощении цеолитами только пол рных примесей, без использовани молекул рноситового эффекта, вследствие чего глубина очистки по сумме примесей достигаетс небольша ()2. Однако такие пол рные соединени как вода, двуокись углерода, сероводород , сернистый ангидрид и меркаптан сильно адсорбируютс и легко могут быть выделены. Кроме того , недостатком способа вл етс недостаточно глубока очистка метана от примесей. Целью изобретени вл етс увеличение степени очистки метана от примесей. Указанна цель достигаетс тем,что согласно способу очистки метана от примесей путем пропускани газообразного метана через синтетический цеолит , в качестве последнего используют цеоли г типа N а А, а процесс велут при 90-96 К под давлением, меньшим давлени паров насыщени . Использование цеолита типа NaA в способе очистки метана обусловлено тем, что он имеет диаметр входных окон 4А. Возможность низкотемпературной бчистки газообразного метана с помощью синтетических цеолитов с разме рами окон 4А обусловлена тем, чтб мо лекулы этих .газов сферически симмегр ны и поэтому не электроотрицательны непол рны, а размер, молекул при темйературе 96- К становитс большим 4А, вследствие чего они перестают Поглощатьс цеолитом, в отличие от примесей, молекулы которых меньше 4А в интервале 90-96 К или пол рйы Нижний предел температурного диапазона очистки выбран равным поскольку при меньших температурах цеолиты в динамическом режиме очистк перестают поглощать многие приме- , /Си, в том числе кислород, Если . процесс очистки газообразного метана Провод т при , давление метана должйо быть меньше 79,55 мм рт. ст. и соответственно, если продесс очист ки провод т при 96°К, давление MeTiaна должно быть меньше 173,85 мм рт.с Если же давление метана превысит дав ление паров насыщени при данной тем пературе (например при температуре 96° К давление будет больше 173,85 мм рт. ст.) , метан начнет сжижатьс , жидкий метан заблокирует окна цеолитов и очистка метана стане невозможной. . -. П Р и м е р. Цеолит ипа NaA-б отечестйенного производства с ра мерами окон 4А засыпают в адсорбертрубу из нержавеющей стали диаметром 30 мм. На входе и выходе адсорбера располагают пористые стекла дл удержани пыли. В системе имеютс два термокомпрессора, охлаждение ко торых жидким азотом позвол ет соби рать газ. Исходный газ содержитс в баллоне, и очищенный собирают в баллон. Провод т первичную регенерацию цеолита. После регенерации цеолита охлаждают (93i-3JK и пропускают через них с скоростью около 1 м/мин. под дав лением, меньшим Насыщени , метан заводского производства, имеющий исходную чистоту около . Oj. После однократного пропускани через адсорбер содержание электроотрицательных примесей в метане снижаетс до 5 tlO экв.012 Поскольку практически все примеси в метане электроотрицательны, то можно сделать вывод, что предлагаемый способ Обеспечивает более, чем в 200 раз более глубокую очистку метана от примесей по сравнению с из . вестным способом и в 10 - 10 раз по сравнению с промышленными способами . Суммарное содержание электроотрицательных примесей в метане определ ли с помощью электроннозахватного двухфазного детектора. Использование предлагаемого способа обеспечивает сверх глубокую очистку метана в широких производственных масштабах и открывает возможнЬсть создани в дерной физике жидкостных ионизационных камер на. основе метана, содержащего в большом количестве водород, что необходима дл р да экспериментов. Формула изобретени Способ очистки метана от примесей путем пропускани газообразного метана через синтетические цеолиты , отличающийс тем, что,с целью увеличени степени очистки , в качестве синтетического цеолита используют цеолит типа NaA, а процесс ведут при 90-96° к под давлением , меньшим давлени паров насыщени . Источники информации, прин тые о внимание при экспертиза 1.R.M. MInday et a1. l.Chem Phys 54, 3112, 1971.
2.Кауль А.Л.Риэенфельд Ф.С. Очистка газа. 1962, с.318.