CS200422B1

CS200422B1 - Method for raw argon purification

Info

Publication number: CS200422B1
Application number: CS491178A
Authority: CS
Inventors: Jiri Sykora; Jaroslav Brabec
Original assignee: Jiri Sykora; Jaroslav Brabec
Priority date: 1978-07-24
Filing date: 1978-07-24
Publication date: 1980-09-15

Description

Vynález se týká způsobu ěiStění surového argonu z nízkoteplotního dělení vzduchu katalytickou deoxidací adeorbčním sušením a nízkoteplotní rektifikací, jejíž konečným produktem je argon o vysoké čistotě.The invention relates to a process for the purification of crude argon from low temperature air separation by catalytic deoxidation by adeorbent drying and low temperature rectification, the final product of which is high purity argon.

podle dosavadních známých způsobů surového argonu, který obsahuje 2 ař 5 % Og a 1 ař 10 % Ng, js surový argon zbavován kyslíku na koncentraci menSÍ než 1 ppm 0g katalytickou deoxidací po přidání vodíku. Vzhledem k tomu, ře obsah kyslíku v surovém argonu bývá ař 5 %, přičemž přípustný obsah kyslíku před katalyzátorem je maximálně 1,7 $6 0g, z hlediska maximální přípustné teploty na loži katalyzátoru je nutné snižovat koncentraci kyslíku cirkulací deoxidovaného argonu. Deoxidovaný argon je po ochlazení komprimován a smíchán a pnoudem surového argonu, přičemž množství cirkulovaného argonu se voli takové, aby bylo dosaženo požadované koncentrace na vatupu do katalyzátoru. Zbytek deoxidovaného argonu, který není cirkulován je suěen, většinou adsorbcí na silikagelu a po ochlazení blízko meze sytosti je zkapalňován a dělen rektifikací. Výsledný produkt získaný rektifikací je čistý argon, v němž obsah nečistot je menší než 10 ppm. Tyto dosavadní způsoby čiátění surového argonu věak mají měkteré vážné nevýhody. Předevěím je to použiti kompresorů pro cirkulaci deoxidovaného argonu. Deoxidovaný argon je většinou stlačován pístovými kompresory, které mají malou životnost a jsou obtížně regulovatelné..Jejich údržba je nákladná a komplikovaná. Deoxidovaný argon bývá stlačován na tlak větěí než nutný tlak k překování odporu pří200 422according to prior art processes of crude argon containing 2 to 5% Og and 1 to 10% Ng, the crude argon is deoxygenated to a concentration of less than 1 ppm 0g by catalytic deoxidation after addition of hydrogen. Since the oxygen content of the crude argon is up to 5% and the oxygen content upstream of the catalyst is a maximum of 1.7 $ 60g, the maximum allowable catalyst bed temperature must be reduced by circulating the deoxidized argon. After cooling, the deoxidized argon is compressed and mixed with a stream of crude argon, the amount of circulating argon being chosen to achieve the desired concentration at the catalyst feed. The remainder of the deoxidized argon, which is not circulated, is dried, mostly by adsorption on silica gel and, after cooling to near the saturation limit, is liquefied and separated by rectification. The resulting product obtained by rectification is pure argon in which the impurity content is less than 10 ppm. These prior art processes for purifying crude argon, however, have some serious disadvantages. In particular, it is the use of compressors to circulate deoxidized argon. Deoxidized argon is mostly compressed by piston compressors, which have a low lifetime and are difficult to control. Their maintenance is expensive and complicated. Deoxidized argon tends to be compressed to a pressure greater than the necessary pressure to overcome the resistance at 200,000

200 422 slušných potrubních linií a lože ke katalyzátoru. Dochází tek ke zbytečným ztrátám energie. Mazané kompresory mohou znečistit potrubí a znehodnotit katalyzátor.200 422 decent pipe lines and catalyst bed. There is unnecessary energy loss. Lubricated compressors can contaminate the piping and degrade the catalytic converter.

Tyto nevýhody jeou odstraněny způsobem čištění surového argonu z nízkoteplotního dělení vzduohu katalytickou deoxidací a následným sušením a nízkoteplotní* rektifikaeí podle uvedeného vynálezu, který je charakterizován tím, še deoxidovaný argon je po vyaučení roz* dělen na dva proudy, z nichž jeden je ochlazen a zkapalněn médiem, které mé minimálně o jeden stupeň nižěí teplotu, než odpovídá teplotě kondenzace surového argonu při daném tlaku, načeš je odpařen přívodem tepla za tlaku hydrostatického eloupce zkapalněného argonu a smíchán se surovým argonem před katalytickou deoxidacl, zatímco druhý proud je veden na nízkoteplotní rektifikaci.These disadvantages are overcome by a method of purifying crude argon from low temperature air separation by catalytic deoxidation and subsequent drying and low temperature rectification according to the present invention, characterized in that deoxidized argon is split into two streams, one of which is cooled and liquefied. a medium which is at least one degree lower than the condensation temperature of the crude argon at a given pressure, then evaporated by heat supply under the hydrostatic column pressure of the liquefied argon and mixed with the crude argon before the catalytic deoxidation while the second stream is led to low temperature rectification.

Způsob čiětění surového argonu podle vynálezu má předevSím výhodu v tom, že nepotřebuje k cirkulaci deoxidovaného argonu žádný mechanický kompresor. Odpadají proto všechny potíže, které jsou spojeny a aplikací kompresorů. Příkon energie je minimalizován a je také možné plynule regulovat cirkulační množství argonu a tak i koncentraci kyslíku na vatupu do katalyzátoru.The raw argon purification process according to the invention has the advantage, in particular, that no mechanical compressor is required to circulate the deoxidized argon. Therefore, all the problems associated with the application of compressors are eliminated. The power input is minimized and it is also possible to continuously control the circulating amount of argon and thus the oxygen concentration at the catalyst inlet.

Ka přiloženém výkrese je znázorněno zjednodušené technologické schéma čiětění surového argonu z nízkoteplotního dělení vzduchu.The attached drawing shows a simplified flow diagram of crude argon purification from low temperature air separation.

T koloně surového argonu £, která je částí zařízení na dělení vzduohu je v hlavě získáván surový argon s maximálně 10 % M₂ a maximálně 5 % Ο?· V koloně 1 je rektitfikována argonová frakce, která je sem přiváděna v plynném étavu 24 a ochuzená odchází v kapalném stavu 2$. Deflegmace argonu v koloně £ se dějí na úkor bohaté kapaliny 22. Odpařená bohatá kapalina 23 se pak vrací do horní rektifikační kolony zařízení na dělení vzduchu. Kapalný surový argon 28 je odebírán s kolony £ a odpařován tlakovým dusíkem 27. který je po ochlazení v proudu 26 vracen do rektifikačního systému. Odpařením vzroste tlak aurového argonu až na 0,3 MPa. Plynný surový argon 15 je smíchán β proudem cirkulujícího deoxidovaného argonu 14. jehož množství je voleno, aby koncentrace kyslíku před katalyzátorem 11 v proudu surového argonu 13 byla meněí nežli 1,7 % O?. Před katalyzátorem ee přidává dále k surového argonu 11 vodík 12· Po katalytické deoxidsci v katalyzátoru 11. uři níž je obsah kyslíku snížen na hodnotu menší než 1 ppm, je surový argon ££ ochlazen v chladiči 10 chladicí vodou 34. Vykondenzovaná voda 33 je odloučena v odchlazovači £. Dále následuje odstraňování vlhkosti ze surového argonu adeorboí v adeorbérech &. Suchý deoxidovaný surový argon 35 je pak rozdělen na dva proudy. První proud, recykl 17. je ochlazován ve výměníku £ odcházejícími parami dusíku lfi> načež je kondenzován v deflegmátoru £ na úkor varu kapalného dusíku který je eem přiváděn. Zkondenzovaný plyn 2g stéká do odpařovače £, kde se odpařuje pod hydrostatickým tlakem eloupce kapalného argonu na úkor ochlazování plynného dusíku 27. Přitom ss zvyšuje tlak plynného surového deoxidovaného argonu 14 až ne 0,5 MPa. Druhá čáet surového plynného argonu 16 zbavena kyslíku je vedena po ochlazení ve výměníku J vystupujícím dusíkem 22 ^na ůělení rektifikaeí do rektifikační kolony čistého argonu £. Ochla zený surový argon 32 je dále ochlazován ve vařáku kolony a po nástřiku dělen ne čietý argon ££, který vystupuje z paty kolony £, a odpadní argonovou frakci £J, která obsahuje především dusík, vodíkThe raw argon T column, which is part of the air separation apparatus, is fed with raw argon with a maximum of 10% M ₂ and a maximum of 5% v in the top of the head. leaves in liquid state $ 2. The argon deflegmations in the column 6 occur at the expense of the rich liquid 22. The vaporized rich liquid 23 is then returned to the upper rectification column of the air separation device. The liquid crude argon 28 is removed from the column 6 and evaporated with pressurized nitrogen 27 which, after cooling in stream 26, is returned to the rectification system. Evaporation increases the auronic argon pressure to 0.3 MPa. The gaseous crude argon 15 is mixed with a β stream of circulating deoxidized argon 14, the amount of which is selected so that the oxygen concentration upstream of the catalyst 11 in the stream of crude argon 13 is less than 1.7% O 2. Before the catalyst ee, hydrogen 12 is further added to the crude argon 11. After catalytic deoxidization in the catalyst 11, where the oxygen content is reduced to less than 1 ppm, the crude argon is cooled in the cooler 10 by cooling water 34. The condensed water 33 is separated in the quencher £. This is followed by removal of moisture from the crude argon adeorbo in the adeorbers. The dry deoxidized crude argon 35 is then divided into two streams. The first stream, the recycle 17, is cooled in the exchanger 6 by the outgoing nitrogen vapors 11 and is then condensed in the deflector 4 at the expense of the boiling of the liquid nitrogen which is fed. The condensed gas 2g flows to the vaporizer 6 where it evaporates under the hydrostatic pressure of the liquid argon column at the expense of cooling the nitrogen gas 27. At the same time, the pressure of the crude deoxidized argon gas 14 increases to 5 bar. The second portion of the deoxygenated crude argon gas 16 is passed after cooling in the exchanger J through the exiting nitrogen 22 ^to divide the rectifications into a rectification column of pure argon 6. The cooled crude argon 32 is further cooled in the column digester and, after injection, separated by the non-read argon £ which exits the bottom of the column a and the waste argon fraction, J, which mainly contains nitrogen, hydrogen

200 422 a argon. Rektifikace v koloně 2. je zabezpečována na úkor přívodu kapalného dusíku 31 a jeho odpaření v deflegmátoru. Podle jiného příkladného způsobu čištění surového argonu podle vynálezu může být odstraňování vlhkosti prováděno vymrazováni·. flistý argon může být produkován v kapalném nebo plynném stavu.200,422 and argon. Rectification in column 2 is provided at the expense of liquid nitrogen 31 supply and evaporation in the deflegmator. According to another exemplary method for purifying crude argon according to the invention, the moisture removal may be performed by freeze drying. leaf argon can be produced in a liquid or gaseous state.

Hlavní výhoda způsobu čistění surového argonu ze zařízení na dělení vzduchu podle vynálezu tkví v tom, še umožňuje vypustit pístové kompresory a tím snížit nároky na obsluhu a údržbu, zvýšit fond pracovní doby a odstranit možnost průniku oleje do potrubí systému a katalyzátoru.The main advantage of the raw argon purification method from the air separation device according to the invention is that it makes it possible to omit the piston compressors, thereby reducing operation and maintenance requirements, increasing the working time and eliminating the possibility of oil penetrating the system and catalyst lines.

Claims

PSB D M I OF THE INVENTION

Process for purifying crude argon from low temperature air separation by catalytic deoxidation followed by drying and low temperature rectification, characterized in that after oxidation the oxidized argon is divided into two streams, one of which is cooled and liquefied by a medium having at least 1 degree lower temperature, before the temperature of the crude argon at a given pressure, then it is evaporated by the heat input e and the hydrostatic column pressure of the liquefied argon and mixed with the crude argon before the catalytic deoxidae, while the second stream, after cooling, is separated by low temperature rectification.