WO2021061016A1 - Устройство и способ для извлечения инертного газа - Google Patents
Устройство и способ для извлечения инертного газа Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021061016A1 WO2021061016A1 PCT/RU2020/050227 RU2020050227W WO2021061016A1 WO 2021061016 A1 WO2021061016 A1 WO 2021061016A1 RU 2020050227 W RU2020050227 W RU 2020050227W WO 2021061016 A1 WO2021061016 A1 WO 2021061016A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- inert gas
- receiving module
- freezer
- article containing
- outlet
- Prior art date
Links
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 abstract description 37
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 37
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 5
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 4
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001085205 Prenanthella exigua Species 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- MEZLKOACVSPNER-GFCCVEGCSA-N selegiline Chemical compound C#CCN(C)[C@H](C)CC1=CC=CC=C1 MEZLKOACVSPNER-GFCCVEGCSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
- C01B23/001—Purification or separation processes of noble gases
- C01B23/0036—Physical processing only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
- C01B2210/0029—Obtaining noble gases
- C01B2210/0037—Xenon
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/20—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using solidification of components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
- F25J2210/42—Nitrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
- F25J2215/34—Krypton
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
- F25J2215/36—Xenon
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
- F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop
Definitions
- the means for destroying an article containing an inert gas is made in the form of an electric motor that vibrates the movable part of the vacuum container. Thanks to this advantageous characteristic, it is possible to easily carry out the process of destruction of an article containing an inert gas.
- This method is the closest in technical essence and the achieved technical result and is chosen for the prototype of the proposed invention as a method.
- Cartridges for placing products containing inert gas are additionally placed in air-permeable polyethylene bags
- a flow-through electric apparatus with heating elements heaters and an adjustable power up to 4kW was used as a heater.
- the tank was installed on a concrete base in the immediate vicinity of the stand. It is connected to the stand by a flexible reinforced pipeline with insulation.
- a ROT nut connector was used, as well as a filling hose for filling Dewar vessels.
- the receiving module is sealed, then air is pumped out of the receiving module until the required vacuum is reached, after the freezer is ready for operation, microparticles are filtered and inert gas is supplied from the receiving module to the freezer, where it is liquefied, and from the freezer through the heating process it is fed into the gas holder, from where it is already fed to the valve for dispensing the extracted inert gas and the claimed technical result is achieved, namely: safe extraction with minimal losses of inert gas from products containing inert gas, while ensuring the purity of the inert gas obtained is not less than 99%.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Vacuum Packaging (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Настоящая группа изобретений относится к устройствам и способам для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, преимущественно ксенон. Устройство содержит приёмный модуль, представляющий собой герметичный вакуумный контейнер, который содержит вход для приема изделия, и средство разрушения изделия, выход приёмного модуля соединен трубопроводом с клапаном выдачи извлечённого инертного газа, выполненного с возможностью подсоединения сосуда для хранения инертного газа, и может быть использован, например, для сбора инертного газа, преимущественно ксенона, из дуговых кинопроекторных ламп. Согласно изобретению, выход приёмного модуля соединен с вакуумным насосом, а также выход приёмного модуля соединен посредством трубопровода через фильтр с входом вымораживателя, выход которого соединен с газгольдером, который соединен через компрессор с клапаном выдачи извлечённого инертного газа. Способ реализует работу указанного устройства.
Description
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНЕРТНОГО ГАЗА
Область техники, к которой относится изобретение.
Настоящая группа изобретений относится к устройствам и способам для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, преимущественно ксенон. Устройство содержит приёмный модуль, представляющий собой герметичный вакуумный контейнер, который содержит вход для приема изделия, содержащего инертный газ, и средство разрушения изделия, содержащего инертный газ, выход приёмного модуля соединен трубопроводом с клапаном выдачи извлечённого инертного газа, выполненного с возможностью подсоединения сосуда для хранения инертного газа, и может быть использован, например, для сбора инертного газа, преимущественно ксенона, из дуговых кинопроекторных ламп.
Данное изобретение направлено на извлечение инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, например, лампы. В качестве примера будет описано извлечение инертного газа на примере ксенона, но, в общем, способ и устройство подходят для извлечения и других инертных газов из изделий, содержащих такой инертный газ, например, криптон. Так, существуют криптоновые лампы, из которых в принципе можно извлечь криптон с помощью предлагаемого устройства и способа. Ксенон в качестве примера выбран из соображений того, что он менее распространен в природе и проблема его извлечения из изделия, содержащего именно ксенон, стоит более актуально. Ксеноновые лампы чаще всего применяются в проекторах и в сценическом освещении, так как имеют очень хорошую цветопередачу. Благодаря малому размеру излучающей области они нашли применение в оптических приборах.
Ксеноновая дуговая лампа — источник искусственного света, в котором светится электрическая дуга в колбе, заполненной ксеноном. Дает яркий белый свет, близкий по спектру к дневному.
Технический ксенон является дорогостоящим газом, заполняется в лампы под высоким давлением (от 15 до 300 бар) и не смешивается с другими
инертными газами (азот, криптон и др.), поэтому его выделение в процессе утилизации технически возможно и целесообразно.
В настоящее время данный тип ламп производят три десятка заводов по всему миру, расположенных в Азии, Европе и Северной Америке. Основные производители: USHIO, OSRAM, LTI (ранее. PHILIPS), CHRISTIE, YUMEX, CERMAX и некоторые другие. Совокупное годовое производство составляет около 500 тысяч ламп. Такой объём обусловлен размерами спроса на данный тип ламп, а также их характеристиками: в настоящий момент в мире существует более 160 000 кинозалов, использующих ксеноновые дуговые лампы, средний срок службы такой лампы составляет 3-6 месяцев.
Таким образом, мировой ежегодный оборот ксеноновых дуговых ламп составляет 400-500 тысяч ламп. Использованные лампы в настоящий момент либо утилизируются с нарушениями (вместе с бытовыми отходами), либо не утилизируются (копятся в кинотеатрах), либо, в редких случаях, утилизируются согласно существующим нормам и правилам.
Уровень техники устройства.
Своей первой стороной настоящая группа изобретений относится к устройству для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ. Согласно уровню техники, такое устройство описано в патенте на изобретение Китая CN104550198, опубликовано в 2015 году.
Данное устройство является наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбран за прототип предлагаемого изобретения как устройства.
В нем описано устройство для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, содержащее приёмный модуль, представляющий собой герметичный вакуумный контейнер, который содержит вход для приема изделия, содержащего инертный газ, и средство разрушения изделия, содержащего инертный газ, выход приёмного модуля соединен трубопроводом с клапаном выдачи извлечённого инертного газа, выполненного с возможностью подсоединения сосуда для хранения инертного газа.
В указанном уровне техники сырьё - это маленькие (предположительно автомобильные) лампы весом в 4,65 грамма и объёмом ксенона 0,01 литр. В предлагаемом изобретении в качестве сырья предполагается использовать большие кинопроекторные лампы весом 1-2 кг и объёмом ксенона 1-2 литра. Такие лампы более хрупкие и поэтому требуют иной способ загрузки. Необходима иная конструкция загрузки герметичного вакуумного контейнера, при которой у каждой лампы есть своё "гнездо", в котором лампа находится, не соприкасаясь с остальными до момента боя.
Также можно отметить, что в указанном уровне техники непосредственно в герметичном вакуумном контейнере находится устройство-"перемалыватель", которое бьёт/крошит маленькие лампы. В нашем случае подобное устройство неприменимо: из-за крупных железных деталей ламп "перемалыватель" (а вместе с ним - и герметичный вакуумный контейнер) пришлось бы делать очень большими. Кроме того, дополнительное устройство в вакуумной камере негативно повлияет на качество (чистоту) продукта.
Главным же недостатком прототипа является то, что большинство процессов в указанном уровне техники так или иначе подразумевают использование компрессоров/насосов, то есть принудительную перекачку газа, что предполагает максимальную чистоту инертного газа (ксенона) 90%, что фактически означает необходимость его доочистки и невозможность повторного использования полученного инертного газа (ксенона) без доочистки.
Раскрытие изобретения как устройства.
Своей первой стороной настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить устройство для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, позволяющее обеспечить безопасное извлечение с минимальными потерями инертного газа из изделий, содержащих инертный газ при обеспечении чистоты получаемого инертного газа не менее 99%, что и является поставленной технический задачей.
Для достижения этой цели, выход приёмного модуля соединен с вакуумным насосом, а также выход приёмного модуля соединен посредством трубопровода через фильтр с входом вымораживателя, выход которого
соединен с газгольдером, который соединен через компрессор с клапаном выдачи извлечённого инертного газа.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность получения инертного газа (ксенона) из ламп самотёком, благодаря создаваемым в узлах разницам давления и/или температуры. При этом за счет вымораживателя производится очистка ксенона и становится возможным обеспечить чистоту получаемого инертного газа не менее 99%.
Существует еще один преимущественный вариант изобретения, где вымораживатель соединен с подогревателем. Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность ускорить процесс нагрева ксенона, собранного в вымораживателе, за счет принудительного подогревания.
Существует также возможный вариант изобретения, в котором приёмный модуль имеет ячейки в картриджах для размещения изделий, содержащих инертный газ. Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность снижения вероятно случайного взрыва лампы до начала работы устройства, так как у каждой лампы есть своё "гнездо", в котором лампа находится, и они не соприкасаются с остальными до момента боя.
Существует также возможный вариант изобретения, в котором картриджи для размещения изделий, содержащих инертный газ, дополнительно помещены в воздухопроницаемые полиэтиленовые мешки. Мешки служат дополнительным фильтром грубой очистки для твёрдых деталей ламп, а также повышают удобство работы с отходами боя ламп, предотвращая загрязнение приёмного модуля.
Существует также еще один возможный вариант изобретения, в котором средство разрушения изделия, содержащего инертный газ, выполнено в виде электромотора, приводящего в колебательное движение подвижную часть вакуумного контейнера. Благодаря данной выгодной характеристике обеспечивается возможность простого осуществления процесса разрушения изделия, содержащего инертный газ.
Существует также еще и такой возможный вариант изобретения, в котором трубопровод имеет клапаны, соединенные с модулем автоматического управления работой установки.
Благодаря данной выгодной характеристике обеспечивается возможность автоматизации работы устройства.
Уровень техники способа.
Своей второй стороной настоящая группа изобретений относится к способам для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ. Согласно уровню техники, такой способ также описан в патенте на изобретение Китая CN104550198, опубликовано в 2015 году.
Данный способ является наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбран за прототип предлагаемого изобретения как способа.
В данном уровне техники описан способ извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, при котором размещают в приёмный модуль изделие, содержащее инертный газ, разрушают изделие, содержащее инертный газ, передают извлеченный инертный газ по трубопроводу к клапану выдачи извлечённого инертного газа, выполненного с возможностью подсоединения сосуда для хранения инертного газа.
Самым существенным недостатком прототипа является то, что этапы в указанном уровне техники требуют принудительную перекачку газа, что предполагает максимальную чистоту инертного газа (ксенона) не более 90%, что фактически означает необходимость его доочистки и невозможность повторного использования полученного инертного газа (ксенона) без доочистки.
Раскрытие изобретения как способа.
Своей второй стороной настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, позволяющий обеспечить безопасное извлечение с минимальными потерями инертного газа из изделий, содержащих инертный газ при обеспечении чистоты получаемого инертного газа не менее 99%, что и является поставленной технический задачей.
Для достижения этой цели, перед тем как разрушают изделие, содержащее инертный газ, герметизируют приёмный модуль, затем откачивают из приёмного модуля воздух до достижения необходимого
вакуума, после готовности к работе вымораживателя фильтруют от микрочастиц и подают в вымораживатель инертный газ из приёмного модуля, где его ожижают, и из вымораживателя посредством процесса нагрева подают в газгольдер, откуда уже подают на клапан выдачи извлечённого инертного газа.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность исключить принудительную перекачку инертного газа (ксенона), обеспечить его фильтрацию через фильтр, и очистку через процесс охлаждения в вымораживателе и дальнейшего испарения.
Существует также еще один возможный вариант изобретения, в котором дополнительно производят выгрузку отходов разрушения в контейнер для отходов.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность производить циклический процесс извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, извлекая инертный газ из большого количества изделий, содержащих инертный газ.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества данной группы изобретений ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 изображает внешний вид приёмного модуля устройства для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, согласно изобретению,
- фигура 2 изображает схему компоновки элементов устройства для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, согласно изобретению,
- фигура 3 изображает этапы способа извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, согласно изобретению.
На фигурах обозначено:
1. Приёмный модуль;
2. Вымораживатель;
3. Вакуумный насос;
4. Мембранный компрессор;
5. Подогреватель;
6. Газгольдер мягкий;
7. Мановакууметр;
8. Манометр;
9. Баллон для сжатого ксенона (150-200 атм.);
10. Баллон со сжатым азотом (150-200 атм.) или криогенный газофикатор;
11 . Транспортный резервуар для жидкого азота;
12. Фильтр;
13. Арматура запорная вакуумная;
14. Арматура запорная сильфонная;
15. Арматура холодная;
16. Вакуумметр насоса;
17. Редуктор;
18. Картриджи.
Согласно фигурам 1-2 устройство для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, содержащее приёмный модуль 1, представляющий собой герметичный вакуумный контейнер, который содержит вход для приема изделия, содержащего инертный газ, и средство разрушения изделия, содержащего инертный газ. Выход приёмного модуля соединен трубопроводом с клапаном выдачи извлечённого инертного газа, выполненного с возможностью подсоединения сосуда для хранения инертного газа.
Выход приёмного модуля соединен с вакуумным насосом 3, а также выход приёмного модуля соединен посредством трубопровода через фильтр 12 с входом вымораживателя 2, выход которого соединен с газгольдером 6, который соединен через компрессор 4 с клапаном выдачи извлечённого инертного газа.
Вымораживатель 2 соединен с подогревателем 5.
Приёмный модуль имеет ячейки в картриджах 18 для размещения изделий, содержащих инертный газ.
Средство разрушения изделия, содержащего инертный газ, выполнено в виде электромотора, приводящего в колебательное движение подвижную часть вакуумного контейнера.
Трубопровод имеет клапаны, соединенные с модулем автоматического управления работой установки, на фигурах не показано.
Картриджи для размещения изделий, содержащих инертный газ, дополнительно помещены в воздухопроницаемые полиэтиленовые мешки
Осуществление изобретения.
Приведем наиболее исчерпывающий пример реализации изобретения. Имея в виду, что данный пример не ограничивает применения изобретения. Согласно фигуре 3:
Этап А1. Сначала изделия, содержащие инертный газ, преимущественно лампы, помещаются оператором в картриджи (до 20 ячеек в каждом картридже) и фиксируются в них.
Этап А2. Затем картриджи помещаются в приёмный модуль 1 (до 3 картриджей за один раз).
Этап АЗ. Герметизируется приёмный модуль 1 путем закрывания.
Этап А4. С помощью вакуумного насоса 3 выкачивает воздух из приёмного модуля 1. По достижении требуемой глубины вакуума насос 3 отключают и отсоединяют от приёмного модуля 1.
Этап А5. Производят бой ламп путём внешнего механического воздействия на приёмный модуль 1. Например, оператор толкает подвижную часть приёмного модуля 1 и провоцирует несильный удар о каркас. Благодаря особой конструкции картриджей, такого воздействия достаточно для разрушения находящихся в приёмном модуле ламп. Разрушению способствует конструкция картриджей, а также высокое давление газа внутри изделий: достаточно "взорваться" одной лампе, чтобы все остальные лампы в приёмном модуле 1 также разрушились
Этап А6. Параллельно с процессом вакуумирования производится процесс захолаживания вымораживателя 2 жидким азотом до рабочей температуры -195°С.
Этап A7. После того, как лампы разбились, приёмный модуль 1 заполнился ксеноном (т.е. вакуума в нем нет, есть давление газа). В то же время, за счёт существенного понижения температуры, в вымораживателе 2 возникла зона очень низкого давления.
Этап А8. Открывают доступ из приёмного модуля 1 в вымораживатель 2. За счёт разницы давления и температуры ксенон "высасывается" из приёмного модуля 1 и скапливается на дне вымораживателя 2 в виде жидкости (температура кипения ксенона около -111 °С).
Этап А9. Отключают приёмный модуль 1 от вымораживателя 2 и запускают плавный отогрев. В это время приёмный модуль 1 можно почистить и подготовить к новому циклу.
Этап А10. В процессе отогрева инертный газ (ксенон) снова переходит в газообразную форму, давление в вымораживателе 2 начинает расти.
Этап А11. Подключают вымораживатель 2 к мягкому газгольдеру 6. За счёт разницы давления и температуры между нагретым вымораживателем 2 и газгольдером 6, инертный газ (ксенон) перетекает в газгольдер.
Этап А12. Из газгольдера 6 инертный газ (ксенон) перекачивают компрессором в "товарный" баллон 9 или другую ёмкость.
Промышленная применимость.
Предлагаемое устройство и способ для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, могут быть осуществлены специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
В соответствии с предложенным изобретением изготовлен опытный образец устройства для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ.
В качестве приёмного модуля (герметичного вакуумного контейнера) был использован кубический сосуд, выполненный из металла 12Х18Н10Т с верхним откидным люком. Объём камеры около 60 л. Количество загружаемых ламп — 20-40 шт. в зависимости от их размера. Крышка приёмного модуля уплотняется вакуумной резиной с быстросъёмными зажимами. Подсоединение к
трубопроводам осуществлялось через гибкий армированный вакуумный шланг. Для разрушения ламп использовался механизм внутри камеры.
Вымораживатель был изготовлен на основе криостата с горловиной 300мм. К крышке криостата монтировался погружаемый в жидкий азот сосуд с развитой поверхностью вымораживания. Внутренний объём сосуда 5-10л с возможностью по сбору ксенона до 1,0 куб.м., что обеспечивает производственную нагрузку на вымораживатель в течение одной смены (8-12 час). В конце сменного цикла вымораживатель отогревался с помощью потока нагретого в подогревателе 5 азота. Избыток давления ксенона сбрасывался в газгольдер 6.
Вакуумный насос 3. Высокий вакуум необходим в системе для получения максимальной чистоты ксенона при минимальных потерях. Вакуумный насос также используется для откачки подушки из вымораживателя и для подготовки баллонов перед заполнением ксеноном.
Компрессор использовался со следующими характеристиками компрессора:
— тип компрессора — мембранный двухступенчатый компрессор высокого давления;
— производительность — 0,5-1 ,5 мЗ/час;
— давление нагнетания — 15-25МПа;
— давление всасывания — атмосферное;
— мощность двигателя — 2,5кВт;
— габаритные размеры — 1100x700x700 мм.
В качестве подогревателя использовался проточный электрический аппарат с ТЭН нагревателями и регулируемой мощностью до 4кВт.
Газгольдер был резинотканевый, нормальным объёмом до 1 м3.
Мановакуумметр использовался типа МТИ (160мм) со шкалой -1,0...3,0 кгс/смЗ показывающий стрелочный прибор - 2 шт., установленный на передней панели «А».
Манометр использовался типа МТИ (160мм) со шкалой 0...250 кгс/смЗ Устанавливаелся на рампе стороны «Г», показывает давление наполнения баллона ксеноном.
Баллон для сжатого инертного газа использовался по ГОСТ 949-73 и установлен на рампе со стороны «Г».
Криогенный резервуар является дополнительным оборудованием для обеспечения стенда жидким азотом. Для примера был взят резервуар ТРЖК-7У, но возможно применение и другого по объёму резервуара:
Характеристики резервуара ТРЖК-7У:
— номинальный объём — 1 ,83м3;
— максимально допустимое рабочее давление — 0,25МПа;
— вместимость по жидкому азоту — 1430кг;
— масса порожнего резервуара — 1450кг.
Резервуар устанавливался на бетонное основание в непосредственной близости от стенда. К стенду подсоединяется гибким армированным трубопроводом с изоляцией. Для заполнения азотом из автотранспортного резервуара применялся разъём «гайка РОТ», а также наливной шланг для заполнения сосудов Дьюара.
Азот газообразный использовался в 40-литровых баллонах.
Криогенный газификатор также является дополнительным оборудованием, служит для отогрева и продувки вымораживателя газообразным азотом. Применение газификатора более целесообразно по сравнению с сжатым азотом в 40л баллонах.
Технические характеристики газификатора ГХК-200л:
— номинальный объём - 200л;
— масса порожнего -175кг;
— производительность — до ЮнмЗ/час;
При полной заправке заменяет 24 баллона (40л). Заполняется азотом из транспортного резервуара ТРЖК, смонтированного на площадке или у стороннего производителя жидкого азота.
Фильтр обеспечивал фильтрацию потока из вакуумной камеры от частиц размером 50мкм.
Оборудование стенда утилизации ламп монтировалось на металлической сварной раме размером (ШхГхВ): 2500x1200x2000 мм. Внешние стороны закрыты металлическими щитами. Приборы контроля, арматура, загрузочный люк вакуумной камеры выведены на одну фронтальную сторону «А». На верхней
панели установлен газгольдер. На стороне «Г» монтируется рампа для подключения 40л баллонов (2 шт).
Для контроля уровня высокого вакуума применялся термопарный вакуумметр типа ВТТ-18-2 (или ВТ-6) - вакуумметр термопарный предназначен для измерения давления сухого газа в диапазоне 0,1... ,700Па (1,103...5 мм рт. ст.).
Автоматика обеспечивала безаварийную работу машинных агрегатов установки, а также информирование аппаратчика о переходных процессах завершения вакуумирования, отогрева и компримирования.
Испытания опытного образца устройства для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, показали, что:
- производительность установки (стенда) утилизации ламп определяется длительностью процессов вакуумирования камеры, а также процесса вымораживания ксенона.
- количество загружаемых ламп определяется объёмом приёмного модуля.
- при загрузке 30-40 ламп объём приёмного модуля не менее 60л — время откачки 20-30мин, при загрузке 50-70 ламп объём приёмного модуля не менее 100л — время откачки не менее 45 минут.
- процесс загрузки ламп может быть организован в картриджи с одноразовыми мешками для быстрой смены и защиты от травмирования.
- возможно осуществлять от 2-х до 3-х кратной загрузки приёмного модуля в 8-часовую смену, соответственно утилизировать 100-150 ламп за смену.
Таким образом, за счет того, перед тем как разрушают изделие, содержащее инертный газ, герметизируют приёмный модуль, затем откачивают из приёмного модуля воздух до достижения необходимого вакуума, после готовности к работе вымораживателя фильтруют от микрочастиц и подают в вымораживатель инертный газ из приёмного модуля, где его ожижают, и из вымораживателя посредством процесса нагрева подают в газгольдер, откуда уже подают на клапан выдачи извлечённого инертного газа и достигается заявленный технический результат, а именно: безопасное извлечение с минимальными потерями инертного газа из изделий, содержащих
инертный газ, при обеспечении чистоты получаемого инертного газа не менее 99%.
Предлагаемая установка не имеет аналогов в мире и позволяет собирать ксенон высокого качества с минимально возможными потерями. При этом описываемая установка позволит перерабатывать лампы в автоматическом режиме. Все процессы и стадии переработки в состоянии контролировать один оператор.
Claims
1. Устройство для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, содержащее приёмный модуль, представляющий собой герметичный вакуумный контейнер, который содержит вход для приема изделия, содержащего инертный газ, и средство разрушения изделия, содержащего инертный газ, выход приёмного модуля соединен трубопроводом с клапаном выдачи извлечённого инертного газа, выполненного с возможностью подсоединения сосуда для хранения инертного газа, отличающееся тем , что выход приёмного модуля соединен с вакуумным насосом, а также выход приёмного модуля соединен посредством трубопровода через фильтр с входом вымораживателя, выход которого соединен с газгольдером, который соединен через компрессор с клапаном выдачи извлечённого инертного газа.
2. Устройство по п.1 , отличающееся тем , что вымораживатель соединен с подогревателем.
3. Устройство по п.1 , отличающееся тем , что приёмный модуль имеет ячейки в картриджах для размещения изделий, содержащих инертный газ.
4. Устройство по п.1 , отличающееся тем , что картриджи для размещения изделий, содержащих инертный газ, дополнительно помещены в воздухопроницаемые полиэтиленовые мешки.
5. Устройство по п.1 , отличающееся тем , что средство разрушения изделия, содержащего инертный газ, выполнено в виде электромотора, приводящего в колебательное движение подвижную часть вакуумного контейнера.
6. Устройство по п.1 , отличающееся тем , что трубопровод имеет клапаны, соединенные с модулем автоматического управления работой установки.
7. Способ извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ, при котором размещают в приёмный модуль изделие, содержащее инертный газ, разрушают изделие, содержащее инертный газ, передают извлеченный инертный газ по трубопроводу к клапану выдачи
извлечённого инертного газа, выполненного с возможностью подсоединения сосуда для хранения инертного газа отличающийся тем , что перед тем как разрушают изделие, содержащее инертный газ, герметизируют приёмный модуль, затем откачивают из приёмного модуля воздух до достижения необходимого вакуума, после готовности к работе вымораживателя фильтруют от микрочастиц и подают в вымораживатель инертный газ из приёмного модуля, где его ожижают, и из вымораживателя посредством процесса нагрева подают в газгольдер, откуда уже подают на клапан выдачи извлечённого инертного газа.
8. Способ по п. 6, отличающийся тем , что дополнительно производят выгрузку отходов разрушения в контейнер для отходов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP20870337.1A EP4035786A1 (en) | 2019-09-24 | 2020-09-14 | Device and method for extracting inert gas |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019130020 | 2019-09-24 | ||
| RU2019130020A RU2715857C1 (ru) | 2019-09-24 | 2019-09-24 | Устройство и способ для извлечения инертного газа из изделия, содержащего инертный газ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021061016A1 true WO2021061016A1 (ru) | 2021-04-01 |
Family
ID=69768318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2020/050227 WO2021061016A1 (ru) | 2019-09-24 | 2020-09-14 | Устройство и способ для извлечения инертного газа |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4035786A1 (ru) |
| RU (1) | RU2715857C1 (ru) |
| WO (1) | WO2021061016A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102520705B1 (ko) * | 2022-09-15 | 2023-04-10 | 허윤정 | 폐램프내 충진 희귀가스 자동회수시스템 및 이를 이용한 방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2017257C1 (ru) * | 1991-03-19 | 1994-07-30 | Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт источников света им.А.Н.Лодыгина | Устройство для сбора и очистки ксенона из печи |
| CN1109203A (zh) * | 1994-03-22 | 1995-09-27 | 周连友 | 一种高压钠灯电弧管生产设备的氙气回收利用*** |
| CN104550198A (zh) | 2013-10-03 | 2015-04-29 | 气体产品与化学公司 | 氙回收***及方法 |
| CN105632854A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-06-01 | 深圳凯世光研股份有限公司 | 一种氙气回收装置及应用此装置回收氙气的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2003709C1 (ru) * | 1992-06-29 | 1993-11-30 | Череповецкий металлургический комбинат им.50-лети СССР | Способ переработки отработанных и бракованных люминисцентных ламп и устройство дл его осуществлени |
| DE4229124C2 (de) * | 1992-09-01 | 1998-10-01 | Lueck Harald | Verfahren zum Zerlegen von Bildröhren in recyclebare Bestandteile |
-
2019
- 2019-09-24 RU RU2019130020A patent/RU2715857C1/ru active
-
2020
- 2020-09-14 WO PCT/RU2020/050227 patent/WO2021061016A1/ru unknown
- 2020-09-14 EP EP20870337.1A patent/EP4035786A1/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2017257C1 (ru) * | 1991-03-19 | 1994-07-30 | Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт источников света им.А.Н.Лодыгина | Устройство для сбора и очистки ксенона из печи |
| CN1109203A (zh) * | 1994-03-22 | 1995-09-27 | 周连友 | 一种高压钠灯电弧管生产设备的氙气回收利用*** |
| CN104550198A (zh) | 2013-10-03 | 2015-04-29 | 气体产品与化学公司 | 氙回收***及方法 |
| CN105632854A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-06-01 | 深圳凯世光研股份有限公司 | 一种氙气回收装置及应用此装置回收氙气的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4035786A1 (en) | 2022-08-03 |
| RU2715857C1 (ru) | 2020-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10892132B2 (en) | System and method for xenon recovery | |
| WO2021061016A1 (ru) | Устройство и способ для извлечения инертного газа | |
| CN103534490A (zh) | 高压氢气压缩机 | |
| US20090121054A1 (en) | Lamp collecting apparatus and method for collecting used lamps | |
| US5138847A (en) | Refrigerant recovery and processing apparatus and methods | |
| US5187940A (en) | Refrigerant recovery and purification system | |
| CN110743876B (zh) | 一种钢瓶自动洁净装置及其操作步骤 | |
| CN1053495C (zh) | 空调机用氟利昂的回收、再生和注入用的方法及其装置 | |
| JP2005083475A (ja) | 既設配管、既設タンク内ガスの真空パージ方法及びそのためのシステム | |
| US20060200964A1 (en) | Appliance recycling process | |
| KR101019353B1 (ko) | 드라이어 흡착재 교체 장치 | |
| KR20170138831A (ko) | 휴대용가스용기의 잔류가스 회수장치 | |
| CN215766042U (zh) | 一种氖氦分离提纯一体装置 | |
| CN110559746A (zh) | 一种废气回收实验***及实现方法 | |
| JP2007502913A (ja) | リサイクリング設備を用いるガス焼入法 | |
| JP5109053B2 (ja) | 水素ガスの製造方法および製造装置 | |
| JP2001164035A (ja) | 発泡ポリスチレンの再生処理方法及びこの方法に用いられる不純物除去装置 | |
| CN113117380A (zh) | 一种新型层析柱与卸料方法 | |
| US20070278086A1 (en) | Device and Method for Removing Mercury from Residues | |
| JPH0120706B2 (ru) | ||
| CN217005004U (zh) | 冷媒管道自动清洗装置 | |
| CN211562188U (zh) | 一种小部件的便捷在线清洗、净化装置 | |
| CN209991205U (zh) | 一种自动高压气体清洗灌装装置 | |
| SU1000128A1 (ru) | Устройство дл очистки емкостей | |
| JP2022168453A (ja) | ガラス原料供給装置及び当該ガラス原料供給装置におけるタンクの切り離し方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20870337 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2020870337 Country of ref document: EP Effective date: 20220425 |