М а т е р и а л ы X I I В с е р о с с и й с к о й н а у ч н о - п р а к т и ч е с к о й к о н ф е р е н ц и и
П о с в я щ а е т с я 8 5 - л е т и ю в ы с ш е г о п е д а г о г и ч е с к о г о о б р а з о в а н и я в А р з а м а с е и
8 0 - л е т и ю п р о ф е с с о р а В я ч е с л а в а П а в л о в и ч а П у ч к о в а
103
Ключевые слова: ксенон, природный газ, направленная газогидратная
кристаллизация, газогидратная кристаллизация при постоянном давлении,
непрерывная газогидратная кристаллизация.
Введение
В связи с возрастающим спросом на ксенон (Xe) в космической,
автомобильной, электронной и медицинской промышленности необходимо
создание дополнительной, более энергоэффективной технологии получения Xe.
В настоящее время основным методом получения Xe является метод
низкотемпературной ректификации при производстве Xe из воздуха. Однако
данный метод обладает следующими недостатками: низкая концентрация Xe в
воздухе [1], высокие затраты энергии (
Т
<133 K), крупногабаритное и
дорогостоящее оборудование. В связи с тем, что концентрация Xe в природном
газе [2] на четыре порядка выше по сравнению с воздухом, нами предложен
более энергоэффективный и легко внедряемый в промышленное производство
метод газогидратной кристаллизации для извлечения Xe из природного газа.
Данный метод обладает рядом преимуществ: низкие затраты энергии, т.к.
возможно проведение процесса при
Т
>273 К, простота экспериментальной
установки, возможность эффективного разделения трудно отделяемых
компонентов природного газа, высокая вместимость газов в газогидратной фазе
и безопасность их транспортировки из-за клатратной структуры газовых
гидратов, легкая масштабируемость процесса газогидратной кристаллизации.
Для определения оптимального режима процесса газогидратной
кристаллизации проведено экспериментальное исследование газогидратной
кристаллизации на модельной газовой смеси, приближенной к составу
природного газа – CH
4
(94,85 об.%) / CO
2
(5,00 об.%) / Xe (0,15 об.%) при
температурах процесса, равных 272,15 и 274,15 К. Для интенсификации процесса
гидратообразования в начале эксперимента в модуль газогидратной
кристаллизации
вводили
0,3
мас.%
кинетического
промотора
гидратообразования – лаурилсульфат натрия (Na-ЛС).
1. Характеристика режимов газогидратной кристаллизации
Процесс направленной газогидратной кристаллизации основан на том, что
давление газовой смеси в объеме постоянно понижается за счет образования
газовых гидратов. Дополнительного ввода газовой смеси не происходит, отбор
продукта осуществляется по завершении процесса. При этом концентрация
примеси в газе одинакова во всем рассматриваемом объеме и в каждый момент
времени связана с концентрацией примеси в газовом гидрате.
В случае проведения газогидратной кристаллизации при постоянном
давлении давление газовой смеси и паров воды поддерживается постоянным за
счет дополнительного ввода в объем смеси с исходной концентрацией
компонентов и необходимого количества воды. При этом часть газовой смеси
