Технологии » 2011 » Сентябрь » 19 » Промышленная очистка газов от примесей и влаги.
00:35
Промышленная очистка газов от примесей и влаги.

Представлено краткое описание освоенных в производстве установок финишной очистки технических газов.
Такие установки являются эффективным средством получения действительно особо чистых газов и успешно эксплуатируются на различных предприятиях, в том числе при реализации новых высоких технологий. Они имеют разную степень сложности и разный уровень автоматизации.

В качестве примера полностью автоматизированного изделия может служить описанная более подробно установка финишной очистки водорода «ВЕРА-50/10А».
 
I.Введение.
Результаты реализации процессов в области новых высоких технологий зависят от степени чистоты используемых газов. Значения норм допустимого содержания химических примесей здесь зачастую исчисляется уровнем биллионных долей, а механических примесей с размером частиц более 0,01 мкм – уровнем трёх штук в сотне литров газа.
Действующие промышленные системы газообеспечения особо чистыми газами объектов их потребления, как правило, имеют в своём составе централизованные системы очистки исходного сырья, магистральные трубопроводы и системы газораспределения между точками потребления. Результаты обследования таких систем показывают, что в процессах транспортирования и газораспределения наблюдаются загрязнения даже изначально чистых газов примесями основных компонентов воздуха, влагой, а так же механическими примесями.
Практика показывает, что наиболее эффективным способом решения возникающей проблемы является использование финишных средств очистки газов.
Финишных не только в смысле их расположения в непосредственной близости от точек потребления газов, но так же в смысле окончательного и глубокого удаления вредных примесей, в том числе являющихся следствием загрязнения газов на пути их движения от источника к месту потребления.

Общая характеристика освоенных в производстве установок финишной очистки газов и в качестве примера полностью автоматизированного изделия – описание установки финишной очистки водорода «ВЕРА-50/10А».

II.Общая характеристика установок очистки газов.
Многолетняя практика изготовления и внедрения установок финишной очистки газов и их смесей показала, что в каждом конкретном случае необходимо учитывать специфические особенности существующих или проектируемых систем газопотребления Заказчика. При этом наибольшим спросом пользуются ставшие типовыми установки, значения основных технологических параметров которых представлены в табл. 1.

Таблица 1.Основные технологические параметры установок финишной очистки газов.

Очищаемые газы

H2, N2, Ar, He, O2, воздух, смеси Ar-He, N2-He, Ar-N2, N2-H2

Диапазон производительности, нм3

От 0,05 до 50

Диапазон рабочего давления, МПа

От 0,05 до 15

Объёмные доли О2 и влаги в очищенном газе, не более

От 0,5 ppbv до 1 ppmv

Эффективность очистки от механических частиц размером более 0,01 мкм, не хуже, %

99,99999


Принцип действия установок сорбционно-каталитический или криоадсорбционный.
Сорбционно-каталитические установки предназначены для тонкой очистки газов и их смесей от кислорода, влаги и мехпримесей.
При очистке азота, аргона, гелия и их смесей удаляются также примеси оксида и диоксида углерода.
Криоадсорбционные установки предназначены для очистки водорода или гелия от влаги, основных компонентов воздуха и углеводородов.
При очистке водорода не удаляются примеси гелия и неона, а при очистке гелия – примеси водорода и неона.
Установки, как непрерывного действия, так и периодического – в расчёте на определённое количество очищаемого газа, после чего реализуется регенерация поглотителей примесей в аппаратах.
Установки непрерывного действия – стационарные.
Периодического – как стационарные, так и переносные.

В основу работы установок положены проверенные в ходе длительной эксплуатации технические решения и результаты разработок в области катализаторов и сорбентов. Аппараты оригинальной конструкции, не требующие перезагрузки наполнителей в течение всего срока службы установок.
При изготовлении аппаратов используются трубы из нержавеющей стали диаметром менее 150 мм, так что «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» на них не распространяются. Применяются сертифицированные датчики давления, температуры, регуляторы, элементы электрооборудования и газоаналитические приборы. Управление работой в установках как ручное, так и частично или полностью автоматизированное.


III. Автоматическая установка очиски водорода «ВЕРА-50/10А».
Установка «ВЕРА-50/10А» предназначена для глубокой очистки водорода от кислорода, влаги и мехпримесей и используется в производствах изделий электронной техники, в электроламповых производствах, при получении ультрадисперсных порошков металлов.

Принципиальная технологическая схема установки представлена на рис.1.



Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема установки «ВЕРА-50/10А»:
AV-1…AV-11- пневмоуправляемые клапаны; V-1…V-4- запорные вентили; C1 и C2- вентиляторы; КО- обратный клапан.

Основные технические характеристики таких установок представлены в табл. 2.

Таблица 2.Основные технические характеристики установки финишной очистки водорода «ВЕРА-50/10А».

Наименование параметра

Размерность параметра

Значение параметра

Диапазон производительности

нм3

0-50

Диапазон рабочего давления

МПа

0,5 - 1,0

Объёмные доли примесей на входе в установку:
- О2
- влага



ppmv
ppmv



1000
2000

Объёмные доли примесей на выходе из установки:
- О2
- влага



ppbv
ppbv



0,5
4

Число частиц мехпримесей размером более 0,01 мкм:
- в подаваемом на очистку водороде
- в очищенном водороде

шт/ндм3



Не норм.
0,01

Расход охлаждающей воды, не более

нм3/час

0,2

Электропитание переменным током:
- напряжение
- частота
- максимальная потребляемая мощность


В
Гц
кВт


220
50
3,0

Габаритные размеры (длинна х ширина х высота), не более

м

0,9х0,9х1,9

Масса, не более

кг

350

Средний срок службы, не менее

лет

8


Очистка от кислорода в установках осуществляется непрерывно путём его каталитического гидрирования.
Осушка – адсорбцией влаги силикагелем или молекулярными ситами в периодически переключаемых на регенерацию аппаратах.
Выбор используемого адсорбента определяется максимальными значениями объёмных долей указанных примесей в исходном газе.
Силикагель(твердый сорбент, гель) используется при их высоких значениях, благодаря более высокой при этом его адсорбционной ёмкости, чем у молекулярных сит.
Адсорбционные аппараты снабжены наружным электрообогревом, теплоизоляцией и системой принудительного охлаждения по окончании процесса регенерации адсорбента.
Очистка от механических примесей осуществляется применением стандартных финишных фильтров.
В газовой схеме на основных технологических потоках используются сильфонные пневмоуправляемые клапаны.
При пуске установки в работу предусмотрен плавный набор давления с последовательной заменой имеющейся в аппаратах среды сначала на азотную и далее – на рабочую водородную.
При остановке или аварийной ситуации предусмотрена замена водородной среды на азотную.
Автоматический режим работы установки, контроль параметров, система сигнализации и блокировок обеспечивается системой состоящей из:
- панельной рабочей станции типа PPC;
- модуля вывода дискретных каналов;
- модулей ввода аналогового сигнала;
- модуля ввода-вывода дискретных каналов;
- преобразователя интерфейса RS232/RS485;
- программного обеспечения;
- датчиков давления, температуры, расхода, уровня и объемной доли водорода в пределах периметра установки.
Программное обеспечение обеспечивает управление технологическими процессами как в ручном, так и в полностью автоматическом режимах в пределах задаваемых и контролируемых параметров.
 
На передней панели корпуса установки (рис. 2) расположен 12,1" TFT LCD монитор с сенсорным экраном, кнопка включения сети, кнопка «стоп» установки, панель гигрометра и световая сигнализация «внимание» и «авария».

Рисунок 2. Внешний вид установки «ВЕРА-50/10А».
 
В нижней части экрана находится меню пользователя, с помощью которого он может настроить технологические параметры, управлять работой установки вручную, контролировать динамику изменения различных технологических параметров. Для этого достаточно войти в соответствующий раздел меню. Дружественный интерфейс программного обеспечения позволяет эксплуатационному персоналу быстро освоить и правильно эксплуатировать установку.
Разработанная и проверенная система сигнализаций и блокировок обеспечивает безопасную эксплуатацию установки даже в случае неверных действий обслуживающего персонала.
Результаты наблюдений показывают, что качество очищенного водорода по остаточному содержанию в нём кислорода соответствует значению нижней границы диапазона измерений хроматографа «Луч-6.7» (Госреестр № 23889-02), равному 0,5 ppbv. Содержание влаги соответствует значению нижней границы диапазона измерений гигрометра «Ива-9» (Госреестр № 26634-04), равному 4 ppbv при давлении 1,0 МПа (минус 106 0С точки росы при давлении 101,3 кПа). Отдельные измерения влажности, выполненные гигрометром PANAMETRICS, приводят к результатам ниже минус 110 0С точки росы при давлении 101,3 кПа. Такие результаты наблюдают вне зависимости от типа используемого для осушки адсорбента. Сведения о запылённости очищенного водорода основываются на паспортных данных используемых фильтров.

IV. Заключение.
Применение известных приёмов сохранения чистоты особо чистых газов в процессе их движения от источника к месту потребления (путём использования электрополированных труб, спецарматуры, хитроумных соединений, продуваемых тупиков и т.п.) не всегда себя оправдывает.
Действительно эффективным является использование финишных средств очистки газов.
Такие средства имеют разный уровень автоматизации, в том числе являются полностью автоматизированными.
Характерной особенностью таких средств является то, что они гарантируют необходимое высокое качество газа в точках потребления, в том числе вне зависимости от изменений состава газа в его источнике.

   
Литература: 1.Морозов В.С., Морозов Е.В., Вихрова С.В., Рутенберг О.Л., Фаткудинова Ш.Р. /Остаточное содержание влаги в воздухе, осушенном силикагелем// Технические газы. – 2005. -№ 6.- С. 34-36. 2.Морозов В.С., Морозов Д.В., Морозов Е.В., Демешев С.Г., /Водород чистый как побочный продукт производства водорода технического// Технические газы. – 2005. -№ 5.- С. 38-40.
   
Категория: Материаловедение | Просмотров: 1809 | Добавил: semglass | Теги: адсорбция, очистка, газ, давление, влага
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: