Промышленные установки для разделения смесей при температурах 68...78 K методом вымораживания

Инженерный журнал: наука и инновации

# 8·2017 1

УДК 621.565:621.59 DOI 10.18698/2308-6033-2017-8-1648

Промышленные установки для разделения смесей

при температурах 68…78 K методом вымораживания

, А.А. Чигрин

, Б.А. Пилипенко

2,3

Ю.М. Симоненко

МГТУ им Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

ООО «Криоин Инжиниринг», Одесса, 65026, Украина

Одесская национальная академия пищевых технологий, Одесса, 65039, Украина

Рассмотрены физические принципы разделения бинарных и многокомпонентных

смесей за счет фазового перехода газ — твердое тело. Проведена оценка влияния

температуры на концентрацию выходящего потока и степень извлечения целевого

продукта. Представлены примеры применения десублимации в процессах обогаще-

ния ксенона, разделения легких инертных газов и очистки газовых концентратов

от высококипящих примесей. В разработанных установках при получении инерт-

ных газов с использованием вымораживателей удалось достичь извлечения высо-

кокипящих продуктов из малопродуктивных концентратов.

Ключевые слова:

десублимация, редкие газы, сепарация, газовые смеси

Введение.

Производство инертных газов включает в себя ряд по-

следовательных процессов, направленных на концентрирование,

очистку от побочных компонентов и отделение одних инертных га-

зов от других [1, 2]. В разных сочетаниях и на различных темпера-

турных уровнях для этих целей используют методы дистилляции,

низкотемпературной и короткоцикловой адсорбции, а также баро-

мембранную сепарацию. В качестве альтернативы процессу адсорб-

ции применяются аппараты, работа которых основана на выделении

из смеси компонентов в твердом виде. При этом в одном случае в ка-

честве вымораживаемого вещества выступают целевые продукты [3],

в другом — побочные примеси, присутствие которых может нару-

шить нормальную работу сепараторов [4]. Многообразие смесей и

различия в свойствах компонентов обусловили необходимость про-

ведения анализа кристаллизации веществ в газовых потоках, харак-

терных для технологии извлечения редких газов.

Физические принципы процесса вымораживания.

Явления

адсорбции и десублимации имеют общие признаки, в частности про-

текают циклично и нуждаются в периодической процедуре, условно

именуемой регенерацией. Эти процессы полностью обратимы. Как

при десорбции, так и при сублимации извлекают поглощенные про-

дукты, в первую очередь высококипящие. За счет этого на выходе

поток обогащается низкокипящими веществами. В случае разделения