ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение аргона высокой степени чистоты из "Разделение воздуха методом глубокого охлаждения Том 2" В производстве редких металлов, в электровакуумной и ламповой промышленности пригоден лишь аргон высокой чистоты так называемый спектрально-чистый, содержание примесей в котором не фиксируется спектральными методами анализа (чувствительность последних порядка 0,001%). Требования к чистоте аргона для полупроводниковой промышленности еще выше — допустимое содержание примесей в аргоне оценивается в 10 —10 об. %. [c.84] Исследование различных твердых металлов показало, что барий и кальций обеспечивают очистку аргона от кислорода и азота при более. низких температурах, чем другие металлы. Из экономических соображений кальций следует предпочесть барию. [c.85] При 450—500° С Са связывает N2 в СадЫз- В этих же условиях прочно удерживаются кальцием О2 и СО2. Кальций не обеспечивает очистки от Н2О вследствие заметной упругости диссоциации Са (0Н)2, а также от углеводородов, которые при высокой температуре в присутствии кальция образуют продукты, не поглощаемые кальцием. С целью удлинения периода эксплуатации аппарата, заполненного кальцием, а также в связи с эффектом торможения, наблюдавшимся для реакции образования СадНа в присутствии О2, последний удаляют предварительно в специальном аппарате. [c.85] Очищенный аргон конденсируют в сосуде, охлажденном жидким азотом или кислородом (в этом случае очистку ведут под избыточным давлением порядка 0,5 ати) и затем газифицируют в вакуумированные металлические или стеклянные баллоны. [c.85] Расчет патронов сводится к определению их размеров, исходя из объемной скорости в слое поглотителя и времени его отработки. [c.85] Меньшее распространение получили способы тонкой очистки аргона расплавленными металлами. Разработана установка очистки жидким сплавом калия и натрия, которые активно поглощают кислород, но не обеспечивают удаления азота [15]. Металлический литий при сравнительно низкой температуре образует прочные окись и нитрид лития, а также обеспечивает очистку от СО2 и других примесей. Оптимальная температура в слое расплавленного лития 450—500° С. [c.85] Содержание в воздухе высококипящих или, как их именуют, тяжелых инертных газов — криптона и ксенона — ничтожно мало и составляет 1,08-10 и 0,08-10 об. % соответственно. Несмотря на это воздух является единственным источником для промышленного производства этих инертных газов. [c.85] Вначале получение Кг и Хе основывалось на методе, разработанном Рамзаем и основанном на упаривании жидкого воздуха и последующей фракционированной разгонке остатка высококипящих компонентов. Этот метод удовлетворял лишь запросы научно-исследовательских лабораторий. [c.86] Вторьш этапом в развитии техники производства криптона были разработка и осуществление промышленных схем для производства криптона в качестве побочного продукта в установках разделения воздуха. [c.86] Несколько позже были созданы две мощные промышленные установки для получения Кг из воздуха в качестве основного продукта. В Булони (Франция) работает установка фирмы Лэр Ликид, перерабатывающая 33 ООО л1 /ч воздуха, в Айке (Венгрия) установка перерабатывает 35 ООО м ч воздуха. [c.86] Принципиальной особенностью технологических схем этих установок, основанных на высокой растворимости Кг и Хе в жидком воздухе, является то, что лишь небольшая часть воздуха — около 15% от общего количества — используется в виде жидкости, остальной воздух подвергается лишь предварительному охлаждению до температуры — 180° С. [c.86] Производство криптона из воздуха в качестве основного продукта дальнейшего развития не получило, и в настоящее время криптоновый концентрат получается на воздухоразделительных установках в качестве побочного продукта. [c.86] Технология производства криптона состоит из двух этапов получение первичного криптонового концентрата, содержащего 0,1—0,2% (Кг+ Хе), и получение криптоно-ксеноновой смеси, содержащей до 98,5—99% (Кг + Хе). [c.86] Первый этап обогащения криптона осуществляется ректификацией в специальной колонне (см. гл. IV, т. 1 и гл. I, т. 2). [c.86] Накопление криптона в кислороде при получении первичного криптонового концентрата ограничивается тем, что одновременно с криптоном в жидком кислороде концентрируются углеводороды и могут создаться взрывоопасные условия работы аппарата. [c.86] На фиг. 6 представлена технологическая схема установки УСК-1. Из блоков первичного обогащения криптоновый концентрат с содержанием 0,1—0,2% (Кг + Хе) поступает в мягкий газгольдер 1, из которого компрессором 2 под давлением 5 ата подается через теплообменник 3 в контактные печи 4 для выжигания углеводородов. [c.87] В схеме установки предусмотрено двукратное выжигание углеводородов с промежуточной очисткой от продуктов сжигания — СОа и Н О. Для этого по выходе из печей выжигания 4 газ, охлажденный в холодильнике 5, поступает в скрубберы 6 с водным раствором едкого кали, где освобождается от СОа, а затем в баллоны, 7 заполненные твердым едким кали, в которых удаляется НдО. После очистки газ поступает в печи выжигания 8, охлаждается в теплообменнике 9 и холодильнике 10, освобождается от продуктов вторичного выжигания в баллонах 11 с твердым едким кали и затем направляется в один из блоков вторичного концентрирования 12. Обогащенный криптоном продукт, так называемый сырой криптон, выводится периодически из куба колонны, в процессе слива газифицируется, проходит теплообменник 13, малые контакт-ные печидля выжигания углеводородов и собирается в жестких газгольдерах 15, откуда отбирается в газификатор 16, охлажденный жидким азотом. В процессе газификации обогащают продукт до 88—90% (Кг + 1 Хе) путем фракционированного испарения, отводя фракции с содержанием кислорода более 50% в газгольдер /. [c.87] Для получения криптоно-ксеноновой смеси с содержанием кислорода не более 0,2—0,3% стандартное оборудование установки УСК-1 дополняют печами, заполненными активной медью. Последнюю получают восстановлением азото-водородной смесью гранулированной окиси меди. В слое меди в процессе очистки подцерживают температуру 400—450° С. Печи рассчитывают на работу под высоким давлением и включают между газификатором 16 и баллоном готового продукта 17. [c.88] Стандартное оборудование установки УСК-1 рассчитано на переработку 52,5 нж /ч первичного концентрата с содержанием 0,1% (Кг + Хе). Производительность цеха при коэффициенте извлечения 75—80% составляет около 40 л ч в расчете на 100% (Кг + Хе). [c.88] Блок вторичного концентрирования криптона (фиг. 7) состоит из разделительной колонны (25 тарелок 0 250 мм, из них 15 в верхней и 10 в нижней части колонны) с испарителем 2, змеевиком 3 в нижней части и конденсатором 4, расположенным над колонной, и двух теплообменников — кислородного 5 и воздушного 6. [c.88] Вернуться к основной статье