Способ тонкой очистки аргона от примесей азота

Способ тонкой очистки аргона от примесей азота

Реферат

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки аргона от примесей азота в промышленных установках, предназначенных для высокотемпературной обработки химически активных материалов в инертных газах.

В промышленной практике применяются реагенты для очистки инертных газов от примесей азота (кальций, литий, титан и др.).

Существует способ тонкой очистки аргона в промышленной установке «Атмосфера-1», где в качестве химического реагента используют гранулированную титановую губку, имеющую комковатую форму с развитой пористой внешней поверхностью. Титановую губку размещают в реакторе системы химической очистки аргона и нагревают до температур 870-920°C, обеспечивающих химическое взаимодействие реагента с удаляемыми из аргона примесями азота (Фастовский В.Г., Ровинский А.Е., Петровский Ю.В. Инертные газы. - Москва, Атомиздат. - 1972. С.234) - прототип.

Гранулированная титановая губка обеспечивает достаточно высокую степень очистки аргона от примесей азота.

К недостаткам прототипа относится:

- неполная отработка реакционной массы реагента из гранулированной титановой губки, т.к. удаляемый азот взаимодействует только с ее внешней поверхностью, а сердцевина губки, имеющая высокую плотность, непроницаема для очищаемого аргона;

- высокая стоимость реагента из гранулированной титановой губки.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение степени обработки ресурса реагента и снижение затрат на очистку аргона.

Технический результат достигается тем, что в способе тонкой очистки аргона от примесей азота, включающем размещение химического реагента из титанового сплава в реакторе системы очистки и нагрев его до 870-920°С, согласно изобретению в качестве реагента используют брикеты из стружечных отходов механической обработки титановых сплавов с плотностью в пределах 1,35-1,4 г/см³. Брикеты выполняют в форме пластин высотой от 7 до 18 мм. Толщина стружки составляет не более 1,1-1,2 мм. Размещение брикетов в реакторе системы очистки осуществляют послойно, с расположением сторон брикета с большей площадью поверхности навстречу потоку очищаемого газа.

Плотность брикета в пределах 1,35-1,4 г/см³ является наиболее оптимальной, обеспечивающей необходимую пористость реакционной массы в брикете. Выбранная высота брикетов от 7 до 18 мм определяет формирование реакционной насадки с заданным гидравлическим сопротивлением. Толщину стружки 1,1-1,2 мм выбирают с целью полной отработки реакционной массы азотом в заданный период ее использования.

За счет компактирования стружки в брикеты химически активная поверхность реакционной массы реагента значительно возрастает. Соответственно, достигается высокая проницаемость реагента очищаемым аргоном, что обеспечивает практически полную отработку реакционной массы.

Использование в качестве химического реагента брикетов, изготовленных из недорогих стружечных отходов взамен дорогой титановой губки, значительно удешевляет процесс очистки инертных газов.

Во ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» методом холодного прессования были изготовлены брикеты в виде пластин из стружечных отходов механического производства титанового сплава ВТ6 с последующим спеканием материала брикета в вакууме. Толщина стружки 1,1-1,2 мм. Плотность брикетов 1,35-1,4 г/см³.

Размеры брикетов: 41×61,5×7 мм, 41×62,5×10 мм и 41×62,5×18 мм.

Был получен брикетированный реагент из стружки титанового сплава, имеющий высокую активную площадь химического взаимодействия с очищаемым аргоном, превышающую удельную площадь титановой губки в 18-25 раз.

Кроме того, были изготовлены брикеты в виде пластин из стружки титанового сплава ВТ1-0 толщиной 1,1-1,2 мм. Размеры брикета 10×20×62,5 мм, плотность брикетов 1,4 г/см³. Исследование показало, что при рабочей температуре реагента 880°C концентрация азота в аргоне стабильно поддерживалась на уровне 0,008% об.

Послойное размещение в реакторе системы очистки промышленной установки «Атмосфера-1» реагента из брикетированных стружечных отходов механической обработки титановых сплавов обеспечило эффективное поддержание стабильной чистоты аргона по содержанию азота при температурах нагрева 870-920°C.

Газодинамическое сопротивление указанных брикетов высотой от 7 до 18 мм имеет величину от 15 до 30 мм масляного столба при скорости продувки аргона через брикет 0,15 м/сек.

Сравнительный расчет показывает, что затраты на изготовление брикетированного из стружечных отходов реагента в условиях предприятий, выполняющих металлообработку титановых сплавов, в 3-6 раз ниже затрат на приобретение дорогостоящей титановой губки. Для изготовления предлагаемого реагента можно использовать стружечные отходы широкой гаммы титановых сплавов.

1. Способ тонкой очистки аргона от примесей азота, включающий размещение химического реагента из титанового сплава в реакторе системы очистки и нагрев его до 870-920°C, отличающийся тем, что в качестве реагента используют брикеты плотностью 1,35-1,40 г/см³ из стружечных отходов механической обработки титановых сплавов.

2. Способ тонкой очистки аргона по п.1, отличающийся тем, что толщина стружки составляет 1,1-1,2 мм.

3. Способ тонкой очистки аргона по п.1, отличающийся тем, что брикеты изготавливают в форме пластин высотой от 7 до 18 мм.

4. Способ тонкой очистки аргона по п.1, отличающийся тем, что брикеты в реакторе системы очистки размещают послойно с расположением сторон брикета с большей площадью поверхности навстречу потоку очищаемого газа.