Исследование динамики адсорбции ксенона на промышленных сорбентах и разработка технологии получения ксеноносодержащей смеси на воздухоразделительных установках

• Автор: Колпаков, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1. Применение различных физических методов на основных стадиях технологического процесса получения криптона и ксенона

1.1. Источники промышленного извлечения криптона и ксенона

1.2. Получение первичного криптонового концентрата (ПКК)

1.3. Получение криптоно-ксеноновой смеси (ККС)

1.4. Разделение ККС с получением чистых продуктов

1.5. Выбор базового метода для разработки технологии получения ксеноносодержащей смеси на ВРУ

1.6. Цель работы и задачи исследования

2. Динамика адсорбции газовых смесей на неподвижных слоях промышленных сорбентов

2.1. Основные стадии кинетики процесса сорбции

2.1.1. Внутренний массоперенос и его составляющие

2.1.2. Влияние внешнедиффузионной кинетики на скорость адсорбции
2.1.3. Переходная область и определяющие ее критерии
2.1.4. Решение задач кинетики массопереноса
2.1.5. Учет тепловых факторов при кинетике адсорбции
2.2. Общая задача динамики сорбции
2.2.1. К вопросу об определении стабилизации адсорбционного фронта
2.2.2. Изотермическая динамика сорбции
2.2.3. Неизотермическая динамика сорбции
2.2.4. Некоторые вопросы динамики адсорбции газовых смесей

2.3. Выводы к главе
3. Экспериментальное исследование процесса динамики низкотемпературной адсорбции кислорода, содержащего ксенон
3.1. Методика проведения экспериментов на лабораторном стенде и оценка погрешностей измерений
3.2. Обработка выходных кривых по уравнению Ж-З-Т
3.3. Определение погрешности эксперимента
3.3.1. Определение погрешности эксперимента измерения концентраций
3.3.2. Относительная погрешность косвенных измерений
3.3.3. Оценка погрешности в зависимости от размера сорбента и качества засыпки
3.3.4. Стабилизации адсорбционного фронта
3.4. Определение адсорбционной емкости различных сорбентов при 105 К
3.5. Результаты экспериментального исследования процесса динамического насыщения сорбента при переменной температуре
3.6. Оценка влияния внешних параметров на характеристики динамического процесса адсорбции
3.6.1. Влияние зернения
3.6.2. Влияние начального содержания ксенона в исходной смеси
3.6.3. Влияние линейной скорости газовой смеси
3.7. Выводы к главе
4. Исследование процесса получения азотно-ксеноновой смеси на
установке Х-0,06
4.1. Описание схемы и технологического цикла установки
Х-0,06

4.2. Некоторые вопросы повышения безопасности работы на промышленной адсорбционной установке
4.2.1. Концентрация метана в адсорбционной фазе при работе адсорбера на этапе нанесения
4.2.2. Исследование процесса накопления метана в адсорбере при его аварийной остановке
4.3. Исследование процесса адсорбционного нанесения ксенона
из «грязного» кислорода
4.4. Выводы к главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Обработка результатов экспериментов на стенде. 139 Приложение 2. Параметры этапов нанесения по технологическим циклам на объекте
Приложение 3. Параметры этапов нанесения по технологическим циклам на объекте II
Приложение 4. Изменение состава газа, выходящего из адсорбера при аварийной остановке

стью выявить основные особенности массообменного процесса в пористых телах при наличии на границе раздела фаз именно физической адсорбции.
Используемые для непрерывной модели уравнения представляют собой уравнения применительно к осредненным параметрам (концентрации, температуры, скорости и др.) для любой точки пористого тела. Вывод и обоснование уравнений динамики физической адсорбции, представляющих собой упрощенное решение системы уравнений (1)...(4), рассмотрены в работах [13, 52, 53, 60, 105].
При описании динамики адсорбции в этих случаях пользуются двумя упрощенными моделями:
1) модель идеального вытеснения:
где: у' - поток вещества через адсорбер; а0 - средняя скорость газового потока в адсорбере, равная объемному расходу, отнесенному к единице его поперечного сечения; £) - коэффициент дисперсии; я - продольная координата.
Коэффициент дисперсии £) зависит от множества параметров (молекулярной диффузии, гидродинамики потока, формы и упаковки зерен и т.д.) Влияние этих параметров обсуждено в работах [102, 106]. Коэффициент продольной дисперсии изменяется от минимального значения на входе в адсорбер до максимальной величины, достигаемой при длине адсорбера, которая в 100 раз больше диаметра зерен сорбента. Поэтому для адсорберов с большой длиной адсорбционного слоя (на практике к ним относится большинство промышленных адсорбционных аппаратов), начальным участком, где коэффициент дисперсии переменный, можно пренебречь и в расчетах считать этот параметр в уравнении (2.30) не зависящим от я.
У = ао'с
2) модель диффузионного перемешивания: у = а.ас - О дс/дг
(2.29)
(2.30)