Лабораторний уловлювач для очистки стиснутих газів

Лабораторний уловлювач для очистки стиснутих газів від домішок шляхом їх виморожування, що включає як один ступінь скляну U-подібну трубку, який відрізняється тим, що уловлювач є багатоступінчастим і складається з послідовно з’єднаних U-подібних трубок, для компактності уловлювача ступені зібрано в пучок і занурено на 2/3 висоти в холодоагент у стандартній посудині Дьюара, при цьому число ступенів n складає від 2 до 100. (19) (21) a200802610 (22) 28.02.2008 (24) 25.03.2010 (46) 25.03.2010, Бюл.№ 6, 2010 р. (72) ПАТРИЛЯК ЛЮБОВ КАЗИМИРІВНА, ОХРІМЕНКО МИХАЙЛО ВОЛОДИМИРОВИЧ, ІВАНЕНКО ВІТАЛІЙ ВІКТОРОВИЧ, ПАТРИЛЯК КАЗИМИР ІВАНОВИЧ, МАНЗА ІВАН АНДРІЙОВИЧ (73) ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ НАН УКРАЇНИ (56) SU 731080, 30.04.1980 US 5435820 A, 25.07.1995 US 2004/0107682 A1, 10.06.2004 SU 879055, 07.11.1981 SU 332253, 06.05.1972 3 домішок у вигляді замерзлих частинок (золю), які виносяться потоком очищуваного газу з ловушок усіх розглянутих відомих типів. У випадку ж пропонованої вертикальної зигзагоподібної ловушки частинки золю на виході з охолодженої зони відповідної ступені розчиняються в потоці газу в зоні кімнатної температури наступної ступені, і при повторному входженні в холодну зону подальшої ступені частково вимерзають на стінках, частково знов-таки конденсуються у золь, що проскакує цю ступінь, і т.д. для всіх чергових ступеней. Тобто ефективність пропонованої ловушки спричинена поперемінним охолодженням і нагріванням газового потоку. В результаті вдається досягнути дуже суттєвого ефекту. Пропонований пристрій відрізняється від відомого новою ознакою: наявністю зібраних у пучок n=2...100 послідовних охолоджуваних ступеней. Таким чином, внаслідок застосування нового технічного рішення - включення у газову лінію nступінчастої ловушки, охолоджуваної, наприклад, у рідкому азоті - вдається досягти суттєвого підвищення чистоти газу. Наявність новизни "ознаки-властивості" дозволяє припустити, що технічне рішення, яке заявляється, має винахідницький рівень. Приклад 1 (відомий спосіб). Звичайну скляну U-подібну ловушку (Фіг.1), охолоджувану рідким азотом, включають у газову лінію. Ефективність такого пристрою було перевірено на гелії газоподібному очищеному марки "А" (ТУ У 14299304-0022000) з використанням для дослідження газового хроматографа "Цвет-102", обладнаного набивною колонкою (діаметр - 3мм, довжина - 2м) з використанням «Полісорбу-1» в ролі твердої фази. Нас цікавила передусім очистка від таких домішок як Н2О та СО2. На Фіг.5, 6 наведено кількість вловлюваних за 20хв Н2О та СО2 без застосування ловушки (залежності 1) та з її використанням (залежності 2). Ступінь чистоти підвищено приблизно у 3 рази за водою та у 1,5 разу за вуглекислим газом. Приклад 2 (відомий пристрій). U-подібну ловушку прикладу 1, заповнену дегідратовним цеолітом типу А, включено у ту ж, що і в першому прикладі, гелійову лінію. Криві 3 на Фіг.5, 6 показують ефективність використання такого пристрою. Приклад 3 (відомий пристрій). Горизонтальну змійовикову ловушку включено у ту ж, що і в прикладах 1 і 2, гелійову лінію. З розташування кривих 4 на Фіг.5, 6 видно, що наявність такої ловушки підвищує чистоту газу у 5 разів як за водою, так і за вуглекислим газом. Приклад 4 (пристрій, що заявляється). Запропоновану n-ступінчасту ловушку виконано із трубки з молібденового скла внутрішнього діаметра 3мм у вигляді вертикального змійовика (Фіг.4), зібраного в пучок із зовнішнім діаметром приблизно 70мм для вільного розташування у стандартному Дьюарі. Поздовжній габарит ловушки становить біля 350мм. 90009 4 Як видно із взаємного розташування кривих 1 та 5 на Фіг.5, 6, вміст СО2 (при вловлюванні протягом 20хв) вдалось понизити від 0,115 до 0,01мл, а води - від 0,21 до 0,004мкл (СО2 та Н2О розглядають у газоподібному та рідкому станах, відповідно). Тобто чистоту Не за СО2 підвищено у 11,5 разів, а за Н2О у 52,5 разів. Нижче розраховано ті кількості Н2О та СО2, які повинні би затримуватись у ловушці (Фіг.4) впродовж 20хв, якби кількості цих речовин у гелії відповідали їх паспортним вмістам. Розрахунок кількості води в гелії згідно з паспортними даними на газ Об'ємна доля водяної пари в гелії, не більше 0,0005%. Розхід гелію - 10,515мл/хв. 20 хв . Час виморожування у досліді Об'єм гелію, який проходить за час виморожування: VHe 10,515 20 210,3мл . Об'єм парів Н2О в цьому об'ємі гелію: VH O 210,3 0,0005 10 2 10,515 10 4мл 10515 , мкл. 2 Кількість речовини Н2О в цьому об'ємі: 10515 10 6 / 22,4 4,6942 10 8 моль. , Маса Н2О: mH2O 4,6942 10 8 18 8,448 10 7 г. Об'єм рідкої Н2О: VH Op. 2 8,448 10 7 0,998 8,48 10 4 (0,000848мкл ) Фактичний вміст води (Фіг.5, крива 1) - приблизно 0,2мкл. Перевищення паспортних даних складає 248 разів. Розрахунок кількості СО2 в гелії згідно з паспортними даними на газ Об'ємна доля СО2 в гелії, не більше 0,0002%. Розхід гелію - 10,515мл/хв. 20 хв . Час виморожування Об'єм гелію, який проходить за час виморожування: VHe 10,515 20 210,3мл . Об'єм СО2 в цьому об'ємі гелію: VCO 2 210,3 0,0002 10 2 4,206 10 4(0,0004206мл ) Фактичний же вміст СО2 (Фіг.6, крива 1) - приблизно 0,115мл. Паспортні дані перевищено у 273 раза. Таким чином, застосування пропонованого пристрою дозволяє суттєво підвищити чистоту гелію як за вмістом як води, так і вуглекислого газу. Пропонований пристрій можна використовувати для очистки цілого ряду газів від різноманітних домішок. Застосування різних холодоагентів розширює область використання. Джерела інформації: 1. Раппопорт Ф.М., Ильинская А.А. Лабораторные методы получения чистых газов. - Москва: Госхимиздат. - 1963. - 420с. 5 90009 6 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 90009 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601