Способ очистки аргона

союз совегскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5)5 В 01 О 53/02 ПИСА ИЗОБРЕТЕНИЯ ГосудАРственнЫЙ кОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности и Институт химии силикатов им. И. В, Гребенщикова(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ АРГОНА(57) Изобретение относится к способам глубокой очистки газов от примесей кислорода Изобретение относится к технологии разделения газовых смесей, в частности к способам очистки аргона от микропримесей и ри криогенных температурах. Цель изобретения - повышение степени очистки аргона, уменьшение его потерь и обеспечение одновременной очистки от микропримесей кислорода и водорода,При последовательном пропускании очищаемого аргона через два слоя адсорбента в качестве первого слоя используют цеолит типа ЙаА. модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 5 - 100, в котором поглощаются примеси кислорода, в качестве второго слоя используют цеолит типа йаМ, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 85-90, в котором поглощаются примеси водорода. Ы , 166264 и водорода, может быть исользовано для получения высокочистых газов и позволяет повысить степень очистки аргона. Для осуществления способа очищаемый аргон пропускают последовательно через два слоя адсорбента, в качестве первого слоя используют цеолит типа МаА, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 5 - 10%, а в качестве второго слоя используют цеолит типа МаМ, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 85 - 900/О. Концентрации кислорода и водоо 5 ода в очищенном аргонесоставляют 1 10 и 0,8-1 10 об.;ь соответственно, 1 табл,Цеолит типа МаА, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 5-10;, получают следующим образом,Навеску цеолита МаА, содержащего 99,9 катионов натрия, обрабатывают определенным количеством 0,1 н раствора СаС 2 соответсвующим избытку П 1 - 0,05 - .0,1 (для получения 5- и 10(-ной степени обмена соответственно), и ри 20 - 25" С в течение 3 - 4 суток. Затем навеску переносят на фильтр, отмывают от избыточного количества СаС 2 (до отрицательной реакции нэ ион С по А 9 МОз в промывочных водах) и высушивают.П р и м е р,1 кг цеолита ИаА обрабатываются 5,5 л 0,1 н. раствором СаС 2 с гп=0,05 - 0,1 при 20-25 С в течение 3,5 суток, 1662641затем переносят на фильтр, отмывают и высушивают.Полученный цеолит йаА имеет следующие характеристики: молярное отношение %02/А 20 з 1,7-2,1; молярное отношение МагО/А 20 з 2,3 - 2,6; химический состав: /(0,9 йа 2 (0,1)Са /О А 20 з(1,7-2,1)302 х х 5 Н 20; предельный адсорбционный объем кристалла, определенный по Н 20, 0,28 см /г; насыпная плотность гранулированного цеолита со связующей глиной 0,7 - 0,75 г/см; размер сферических гранул 1,5 - 2,5 мм. з, Цеолит марки йаМ, содержащий 85 - 90% катионов кальция, получают следующим образом.Навеску цеолита йаМ обрабатывают восьмикратно определенным количеством 1 н. раствора СаО 2, соответствующим общему избытку- 100, при 90 С в течение 8 суток. Производят 8 обработок по 24 ч каждая свежим раствором СаС 2, после чего навеску переносят на фильтр, отмывают от избыточного количества СаО 2 и высушивают.П р и м е р 1 кг цеолита МаМ обрабатывают 210 л 1 н. раствора СаС 2 с а=100 (8 обработок по 26,25 л каждая) в течение 24 ч при 90 ОС, затем переносят на фильтр, отмывают и высушивают,Полученный цеолит СаМ имеет следующие характеристики; молярное отношение ЯО 2/А 20 з 9,8; молярное отношение СаО/А 20 0,85; химический состав; /(0,85)Са (0,15)йа 2 /О А 20 з(9,8) 302 х 7 Н 20; предельный адсорбционный объем кристалла, определенный по Н 20, 0,21 см /г;з насыпная плотность гранулированного цеолита со связующей глиной 0,7 - 0,75 г/см;з, размер сферических гранул 1,5 - 2,5 мм,В таблице приведены данные по адсорбционной способности цеолитов йаА и йаМ по отношению к аргону, из которых видно, что при содержании кальция в йаА 3-10% и в МаМ 85-97% адсорбционная емкость цеолитов по аргону минимальна.Цеолит 4 аА при очистке аргона от примесейзкроме кислорода, поглощает до 20- 30 см /г аргона, что увеличивает потери аргона и уменьшает величину адсорбции кислорода цеолитом.Способ осуществляют следующим образом.Очищаемый газ - аргон, пропускают последовательно через слой цеолита типа йаА, а затем через слой цеолита типа йэМ при 95-105 К и давлении 0,15-0,2 МПа в адсорбере в состоянии, близком к насыщению. Высота каждого слоя цеолита 0.5 м.П р и м е р 1, Газообразный аргон, Ь содержащий 5 10 % кислорода и 3 10 % .-з.водорода, пропускают через слой цеолита типа йаА, содержащего 90% катионов натрия, и слой цеолита типа МаМ, содержаще-го 85% катионов кальция, Очищенный аргон 10 содержит менее 1 10 % кислорода и меонее 1 10 % водорода, Потери аргона за счет адсорбции его цеолитами составляют 0,3%.П р и м е р 2. Газообразный аргон, 15 содержащий 8 10% кислорода и 9 10 з%водорода, пропускают через слой цеолита типа йаА, содержащего 95% катионов натрия, и слой цеолита типа МаМ, содержащего 87% катионов кальция, Очищенный 20 аргон содержит менее 1 10 % кислородаменее 1 10 4% водорода, Потери аргона за счет адсорбции его цеолитом составляют 0,2%.П р и м е р 3, Газообразный аргон, 25 содержащий 510 % кислорода и 9 10водорода, пропускают через слой цеолита типа йаА, содержащего 95% катионов натрия, и слой цеолита типа йаМ, содержащего 90% катионов кальц 5 ия, Очищенный аргон 30 содержит менее 1 10 % кислорода и менее110 % водорода, Потери аргона за счет адсорбции его цеолитом составляют 0,15%,П р и м е р 4 (известный), Газообразныйаргон, содержащий 5 10 % кислорода и Зк 35 х 10 % водорода пропускают через слой цеолита типа НаА, содержащего 99,9% катионов натрия (промышленный образец).Очищенный аргон содержит 8 10 % кислоорода и 1 10 % водорода.40 П р и м е р 5, Газообразный аргон, содержащий 5 10 % кислорода и 3 10-о/, водорода, пропускают через слой цеолита типа МаМ, содержащего 80% катионов кальция. Очищенный аргон содержит 6 10-4 45 водорода и 5 10 % кислорода.П р и м е р 6. Газообразный аргон, содержащий 5 10 % кислородаи 9 10 % водорода, пропускают через слой цеолита типа йаМ, содержащего 87% катионов кальция, и слой цеолита типа йаА, содержащего 8% катионов кальция. Очищенный аргон содержит 2 105% кислорода и 3 10 % водорода,В катионообменных формах цеолитайаА, содержащих менее 10% катионов кальция, наблюдается повышенная адсорбция аргона. Уменьшение содержания катионов менее 5% трудно осуществимо и нецелесообразно, так как полностью исключить адсорбцию арнога невозможно, При этом1662641 Формула изобретения 20 Составитель Ю.ВасиленкоРедактор А.Огар Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончаков Тираж 444 Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям и113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 2218 ВНИИПИ ГКНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор.Гагарина, 101 количество поглощенных паров кислорода исследованными цеолитами остается практически постоянным. При содержании в цеолите йаМ менее 85 Са потери аргона становятся существенными, а увеличение содержания Са более 90 , как и в случае использования цеолита йаА, не позволяет полностью исключить потери аргона,Как следует из примеров, предлагаемый способ обеспечивает повышение степени очистки аргона за счет уменьшения остаточного содержания водорода менее 1 1 О и кислородаменее 1 10 , уменьшает-5потери аргона в 6 - 10 раз по сравнению с известным способом. Предлагаемый способ обеспечивает одновременную высокоэффективную очистку аргона от примесей кислорода и водорода. Способ очистки аргонэ от микропримесей при криогенных температурах и давле нии выше атмосферного с помощью синтетических цеолитов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени очистки аргона, уменьшения его потерь и обеспечения одновременной очистки от 10 микропримесей кислорода и водорода, очищаемый аргон пропускают последовательно через два слоя адсорбента, в качестве первого слоя используют цеолит типа йаА, модифицированный катионами кальция до 15 их содержания в цеолите 5 - 10 , а в качестве второго слоя используют цеолит типа ЙаМ, модифицированный катионами кальция до их содержания в цеолите 85 - 90 ,