Устройство для концентрирования компонентов газовой смеси

Полезная модель относится к устройствам для разделения компонентов газовых смесей посредством частичной конденсации при обработке холодом и может быть использована в машиностроении, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. Устройство для концентрирования компонентов газовой смеси, содержит вакуумную систему, баллон накопления компонентов газовой смеси, и вымораживатель, выполненный в виде пустотелого вертикального цилиндрического сосуда. Вымораживатель снабжен двумя патрубками, один из которых через вентиль соединен с объемом, содержащим исходную газовую смесь. Вымораживатель выполнен в виде азотной ловушки. Вакуумная система, баллон накопления концентрированных компонентов газовой смеси и внутренний объем вымораживателя связаны между собой через трехходовой кран. Технический результат: устройство позволяет концентрировать малые количества компонентов газовой смеси, имеющих температуру конденсации выше температуры кипения хладагента, а также исключает контакт газовой смеси с хладагентом. Конструкция предложенного устройства проще и имеет меньшие размеры. 1 ил.

Полезная модель относится к устройствам для разделения компонентов газовых смесей посредством частичной конденсации при обработке холодом и может быть использована в машиностроении, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для концентрирования компонентов газовой смеси [SU 1815555 A1, МПК5 F25J 3/08, опубл. 15.05.1993], содержащее контактный теплообменный аппарат, в котором криогенная жидкость распределена по внутренним стенкам этого аппарата, а очищаемая парогазовая смесь - в объеме. Контактный теплообменный аппарат соединен с баллоном для сбора конденсированного растворителя, снабженным фильтром для отделения конденсированного растворителя от газа и паров криогенной жидкости. Устройство также снабжено регенератором для отделения криогенной жидкости и конденсированного растворителя, соединенным с баллоном для сбора конденсированного растворителя.

Недостатком устройства является контакт криогенной жидкости и парогазовой смеси, приводящий к разбавлению конденсируемого растворителя криогенной жидкостью, что требует использования дополнительно регенератора конденсированного растворителя.

Известно устройство для концентрирования компонентов газовой смеси [RU 2275233 C1, МПК (2006.01) B01D 59/50, F25J 3/08, опубл. 27.04.2006], выбранное в качестве прототипа, содержащее вымораживатель, вакуумную систему и баллон накопления. Вымораживатель выполнен в виде пустотелого вертикального цилиндрического сосуда и снабжен двумя патрубками, первый из которых соединен через первый и второй вентили с объемом, содержащим исходную газовую смесь. Вымораживатель соединен с баллоном накопления через дополнительный патрубок, размещенный на первом патрубке между указанными вентилями. Второй патрубок вымораживателя соединен через третий вентиль с вакуумной системой.

Недостатком устройства является использование разветвленной системы трубопроводов с вентилями, а баллон накопления концентрированных компонентов газовой смеси предусматривает наличие дополнительной вакуумной системы для его откачивания.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства.

Устройство для концентрирования компонентов газовой смеси, также как в прототипе, содержит вымораживатель, вакуумную систему и баллон накопления компонентов газовой смеси. Вымораживатель выполнен в виде пустотелого вертикального цилиндрического сосуда и снабжен патрубками, один из которых через вентиль соединен с объемом, содержащим исходную газовую смесь.

Согласно полезной модели вымораживатель выполнен в виде азотной ловушки, а вакуумная система, баллон накопления концентрированных компонентов газовой смеси и внутренний объем вымораживателя связаны между собой через трехходовой кран.

Предложенное устройство позволяет концентрировать малые количества компонентов газовой смеси, имеющих температуру конденсации выше температуры кипения хладагента, а также исключает контакт газовой смеси с хладагентом.

По сравнению с прототипом, конструкция предложенного устройства проще за счет использования трехходового крана, установленного между вымораживателем, вакуумной системой и баллоном накопления компонентов газовой смеси. Это позволяет использовать единственную вакуумную систему как для откачивания баллона накопления компонентов газовой смеси, так и для создания разрежения в канале ввода смеси и вымораживателе. Кроме того, необходим только один вентиль, установленный между каналом ввода смеси и вымораживателем. Также исключается контакт отбираемой части газовой смеси с хладагентом.

На фиг. 1 приведена схема устройства для концентрирования компонентов газовой смеси.

Устройство для концентрирования газовой смеси содержит, соединенные последовательно трубопроводами, канал ввода 1 смеси (фиг. 1), вентиль 2, вымораживатель 3 в виде пустотелого вертикального цилиндрического сосуда, снабженного двумя патрубками трехходовой кран 4, вакуумную систему 5. Баллон накопления 6 концентрированных компонентов газовой смеси соединен с вымораживателем 3 и вакуумной системой 5 через трехходовой кран 4. Канал ввода 1 смеси соединен с объемом, содержащим газовую смесь.

В качестве вентиля 2 использован стеклянный кран. В качестве вымораживателя 3 выбрана азотная ловушка со стаканом, например ЭСК2-655. В качестве трехходового крана 4 использован трехходовой кран с индивидуальной пришлифовкой, например 1 КЗХ. Вакуумная система 5 образована трубопроводом с вакуумным насосом, например 2НВР-250Д. В качестве баллона накопления 6 концентрированных компонентов газовой смеси выбран предварительно откачанный вакуумной системой 5 газовый баллон, например баллон объемом 5 л, ГОСТ 949-73. В качестве хладагента могут быть использованы, например, жидкий азот, жидкий гелий, жидкий аммиак, жидкий кислород.

Канал ввода 1 смеси устройства для концентрирования компонентов газовой смеси устанавливают перпендикулярно реактору, в котором формируют поток газовой смеси, при помощи держателя, закрепленного на штативе.

При помощи трехходового крана 4 соединяют вакуумную систему 5 с баллоном накопления 6 концентрированных компонентов газовой смеси для создания в нем разрежения. Трехходовым краном 4 соединяют вымораживатель 3 и вакуумную систему 5. Открывают вентиль 2. Создают разрежение в канале ввода 1 смеси и внутреннем объеме вымораживателя 3 при помощи вакуумной системы 5. Стакан вымораживателя 3 наполняют хладагентом, например жидким азотом.

Создают исходную газовую смесь, например, плазменный поток с графитового электрода при помощи высокочастотного генератора ВЧГ-4/27. В качестве плазмообразующего газа используют, например, смесь аргона и кислорода в соотношении 20:80. Осуществляют в плазменном потоке химическую реакцию кислорода с углеродом, испаряющимся с графитового электрода, в результате чего образуют газовую смесь из аргона, кислорода и углекислого газа.

Напускают газовую смесь в канал ввода 1 смеси. Подают газовую смесь через вентиль 2 в вымораживатель 3. За счет теплообмена с хладагентом осаждают компоненты газовой смеси, температура конденсации которых выше температуры кипения хладагента. Компоненты газовой смеси, температура конденсации которых ниже температуры кипения хладагента, выводят в вакуумную систему 5 при помощи перепада давления.

После заполнения вымораживателя 3, соединяют его с баллоном накопления 6 концентрированных компонентов газовой смеси при помощи трехходового крана 4. Закрывают вентиль 2. Сливают хладагент из вымораживателя 3. За счет теплообмена с окружающей средой испаряют конденсированные компоненты газовой смеси из вымораживателя 3 и напускают их в баллон накопления 6 концентрированных компонентов газовой смеси за счет разрежения. Таким образом, концентрируют компоненты газовой смеси, температура конденсации которых выше температуры кипения хладагента, для последующего анализа состава компонентов газовой смеси.

Устройство для концентрирования компонентов газовой смеси, содержащее вакуумную систему и баллон накопления компонентов газовой смеси, вымораживатель, выполненный в виде пустотелого вертикального цилиндрического сосуда, снабженного двумя патрубками, один из которых через вентиль соединен с объемом, содержащим исходную газовую смесь, отличающееся тем, что вымораживатель выполнен в виде азотной ловушки, а вакуумная система, баллон накопления концентрированных компонентов газовой смеси и внутренний объем вымораживателя связаны между собой через трехходовой кран.

РИСУНКИ