Способ и устройство для очистки газов,преимущественно инертных,от примесей

Способ и устройство для очистки газов,преимущественно инертных,от примесей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ очистки газов, иреимущсственно инертных от примесей, при котором очищаемый газ непрерывно пропускают через разрядную камеру, к электродам внутри камеры прикладывают постоянное напряжение , обогащенный примесями газ выводят из камеры, отличающийся тем. что. с целью повышения эффективности очистки и производительности, процесс ведут при напряжении, обеспечивающем появление слаботочной дуги, при этом вывод обогащённого примесями газа производят по направлению электрического поля, создаваемого электродами разрядной камеры. 2.Устройство для очистки газов,преимущественно инертных,от примесей, содержащее цилиндрическую разрядную камеру с двумя электродами, один из которых выполнен полым, соединенными с источником постоянного напряжения, штуцер для ввода очищаемого газа, штуцер для вывода обогашенного примесями газа, соединенный с полым электродом, и щтуцер для вывода очищенного газа, отличающееся тем. что, с .целью гювыщения эффиктивности очистки и производительности, штуцеры выходящих потоков размещены у торцов камеры, КЛ а щтуцер для подвода очищаемого газа установлен по ее вертикальной оси перпендикулярно выводимым потокам газа. 3.Устройство по п. 2. отличающееся тем, что второй электрод выполнен полым 3 и соединен со щтуцером для вывода очищенного газа.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ)У БЛИК

„„SU„„1111821

А зад В 03 С 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 35497 70II23-26 (22) 14.02. 83 (46) 07.09.84. Бюл. № 33 (72) И. В. Бондаренко, В. Л. Будович, E. А. Мягков и Б. П. Охотников (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт хроматографии (53) 621.928.8 (088.8) (56) 1. Фастовский В. Г., Ровинский A. Е., Петровский Ю. В. Инертные газы. М., Атомиздат, 1972.

2. 3. Freudenthal.,). of Applied physics, ч. 38, № 12, р. 4818 — 4822.

3. Патент США № 4313739, 55-131, кл. В 03 С 3)00, 1977 (прототии). (54) СПОСОБ И УСТРОЛСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ, ПРЕИМУШЕСТВЕННО

ИНЕРТНЪ|Х, ОТ ПРИМЕСЕИ. (57) 1. Способ очистки газов, преимущественно инертных,от примесей, при котором очищаемый газ непрерывно пропускают через разрядную камеру, к электродам внутри камеры прикладывают постоянное напряжение, обогащенный примесями газ выводят из камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки и производительности, процесс ведут при напряжении, обеспечивающем появление слаботочной дуги, при этом вывод обогащенного примесями газа производят по направлению электрического поля, создаваемого электродами разрядной камеры.

2. Устройство для очистки газов,преимущественно инертных,от примесей, содержащее цилиндрическую разрядную камеру с двумя электродами, один из которых выполнен полым, соединенными с источником постоянного напряжения, штуцер для ввода очищаемого газа, штуцер для вывода обогащенного примесями газа, соединенный с полым электродом, и штуцер длн вывода очищенного газа, отличающееся тем, что, с .целью повышения эффиктивности очистки и производительности, штуцеры выходя- g щих потоков размещены у торцов камеры, а штуцер для подвода очищаемого газа установлен по ее вертикальной оси перпендикулярно выводимым потокам газа.

3. Устройство ио п. 2, отличающееся тем, что второй электрод выполнен полым Д и соединен со штуцером для вывода очищенного газа.

llll82l

Изобретение относится к получению чистых газов, преимущественно инертных.

Известны способы очистки инертных газов от газообразных примесей, в которых основные компоненты (кислород, азот и водород) связываются металлами, нагретыми до высокой температуры 11).

Устройства лля осущест в. ения этого способа включают в себя систему реакторов, каждый из которых предназначен для связывания одного из удаляемых газов. Для очистки от кислорода применяют медь, нагретую до 400 — 450 С, лля очистки от азота используют титановую трубку, нагретую до 850 †9 С, для поглощения водорода применяют окись мели при температуре ло

500 С 11).

Недостатками данных способа и устройства для его осуществления является сложность и громоздкость очистки, обусловленные большим количеством высокотемпературных печей, необходимостью длительного нагрева для выхода на заданную температуру, необходимость в системе регенерации поглотителя.

Известен способ очистки газа при пропускании электрического тока через газ, находящийся в замкнутом объеме 121.

Устройство для осуществлении указанного способа содержит разрядную камеру с двумя электродами. В результате разряда у одного электрода собирается очищенный газ, у другого — газ с повышенным содержанием примесей 12).

Нелостатком известных способа и устройства для его осуществления является то, что они не позволяют производить очистку в потоке газа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ, при котором очи(цаемый газ непрерывно пропускают через разрядную камеру, к электродам внутри камеры прикладывают постоянное напряжение, обогащенный примесями газ выводят из камеры через отверстия в одном из электродов (3).

Устройство для осуществления известного способа содержит разрядную камеру с двумя электродами, соединенными с источником постоянного напряжения, штуцер лля ввода очищаемого газа, штуцер для вывода обогащенного примесями газа, соединенный с отверстием в одном из электродов, и штуцер для вывода очищенного газа (3).

Электролная система представляет собой трубу с множеством отверстий в стенке и проволоку, натянутую по оси трубы.

При подаче положительного потенциала на проволоку, отрицательного на трубу и зажигании коронного разряда атомы и молекулы примесных газов, имеющие первый потенциал ионизации ниже, чем первый потенциал ионизации очищаемого га50 тродами разрядной камеры.

Кроме того, в устройстве для осуществления способа очистки газов, содержащем цилиндрическую разрядную камеру с двумя электролами, один из которых выполнен полым, соединенными с источником постоянного напряжения, штуцер для ввода очищаемого газа, штуцер для вывода обогащенного примесями газа, соединенный с полым электродом, и штуцер для вывода очидействием электрического поля к внутренней стенке трубы, гле рекомбинируют и через отверстия в цилинлре поступавт в область пониженного лавления за цилиндром, откуда удаляк тся.

При очистке электроотрицательных газов, имевших большее средство к электрону, чем очищаемый ra, используется напряжение обратной полярности.

Недостаток известных способа и устройства состоит в том, что лля повышения эффективности очистки необходимо либо уменьшить ее производительность, либо увеличивать лли ну электродов, а следовательно, и всего устройства.

Этот недостаток имеет место вследствие того, что газовый поток пропускается nepHpiiäèêóëÿðiiî направлению электрического поля, и не весь газ проходит через область разряда с наибольшей плотностью тока, гле скорость нонизации максимальна. Скорость ионизации вблизи внутренней стенки трубы чала, и для того, чтобы эффективно ионизовать прнмесный газ в этой части камеры, необходимо увеличивать времянахождение газа в электрическом поле. Этого можно достичь либо уменьшая скорость газового потока и, следовательно, производительность, либо уллинняя электроды, т. е. увеличивая устройства.

Кроме того, коаксиальная геометрия зп позволяет использовать лля целей очистки только коронный разряд, степень ионизации в котором на несколько порялков меньше концентрации примесей во многих газах, предназначенных лля очистки. Поэтому использование известного способа для

З5 очистки таких газов требует увеличения нахождения очишаемого газа в электрическом поле.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки и производительности.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу очистки газов, при котором очишаемый газ непрерывно пропускают через разрядную камеру, к электродам внутри камеры прикладывают постоянное напряжение, обогащенный примесями газ выводят из камеры, процесс ведут при напряжении, обеспечивающем появление слаботочной дли, при этом вывод обогащенного примесями газа производят iin направлению электрического поля, создаваемого элек1111821

Сост а в и тель Т. Вл о вских

Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Тираж 534 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Шандор

Заказ 6027/7 щенного газа, штуцеры выаходяших потоков размещены у торцов камеры, а штуцер для подвода очищаемого газа установлен по ее вертикальной оси перпендикулярно выводимым потокам газа.

При этом второй электрод выполнен полым и соединен со штуцером для вывода очищенного газа.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 — устройство, у которого второй электрод выполнен полым.

Устройство содержит цилиндрическую. разрядную камеру 1, электрод 2, соединенный со штуцером 3 для вывода газа, обогащенного примесями, электрод 4, штуцер

5 для вывода очищенного газа, штуцер 6 для ввода очищаемого газа.

Устройство работает следующим образом.

Очищаемый газ через штуцер 6 подается в разрядную камеру. Если производится очистка от электроположительных газов, к электроду 2 прикладывается отрицательный потенциал, к электроду 4 — положительный. Если производится очистка от электроотрицательных газов, полярность приложенного напряжения обратная.

После подачи и возникновения разряда ток увеличивают до перехода разряда в слаботочную дугу. Этот переход осуществляется при токах 0,5 мА и выше. При этом происходит контракция разряда, зона эффективной ионизации резко уменьшается в размерах, степень ионизации газа возрастает. Ионы примеси в дуговом столбе движутся к электроду, соединенному со штуцером для отбора газа, обогащенного примесями.

Для подтверждения принципиальной осуществимости предложенного способа ниже приведены примеры, показывающие положительный эффект изобретения.

Пример I. Производится очистка гелия марки «А» с суммарным содержанием примесей не более 5.10 об.%. Очистка производится с помощью устройства, изображенного на фиг. 2. Длина разрядной камеры составляет 50 мм, диаметр — 25 мм, межэлектродное расстояние 16 мм. Электрод 2

5 имеет внешний диаметр I мм, внутренний

0,3 мм, электрод 4 имеет диаметр рабочей поверхноСти 20 мм, отверстие 0,3 мм. Расход очищенного газа составляет 80 -Я,— „, расход газа, обогащенного примесями 80 +"„-- „, избыточное давление в камере 0,3 вЂ, —, lO ток разряда 10 мА. Суммарное уменьшение примеси в очигценном газе составляет

3.10 "/p.

Пример 2. Производится очистка гелия марки «А» с суммарным содержанием примесей не более 5.10 об.в/p. Очистка производится с помощью устройства, описанного в примере 1.

Расход очищенного газа составляет

l I0 -н„— „, расход газа, обогащенного присн месями 10 — снЦ- вЂ, избыточное давление в камере 0,3 — Ц-,—, ток разряда 14 мА. Суммарное уменьшение примеси в очищенном газе составляет 7.10 о/p.

Пример 3. Производится очистка гелия марки «А» с суммарным содержанием примесей не более 5.10 об. /о. Очистка произ25 водится с помощью устройства, описанного в примере I.

Расход очищенного газа составляет сиз

1lO — „— „„—, расход газа, обогащенного примесями 20 — Я г„—, избыточное давление в камере 0,2 -ф„"- —, ток разряда 18 мА. Суммарное уменьшение примеси в очищенном газе составляет 7,IMP/,, Предложенный способ очистки газов от примесей и устройство для его осуществления позволят получить экономический эффект от внедрения, например, в области аналитического приборостроения для газового анализа. Применение устройства очистки в комплекте с газовым хроматографом для анализа микропримесей с целью

; оочистки газа-носителя, например гелии, 40 сугцественно повысит их чувствительность и метрологические характеристики.