DE102013012656A1 - A method of separating unwanted components from a helium stream - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Abtrennen unerwünschter Komponenten, wie beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und/oder Neon, aus einem unerwünschte Komponenten enthaltenden Helium-Strom, beschrieben, wobei dieser gegen ein Kältemedium zunächst bis auf eine Temperatur, die maximal 8 K über dem Gefrierpunkt der unerwünschten Komponente bzw. im Falle mehrerer unerwünschter Komponenten bis auf eine Temperatur, die maximal 8 K über dem höchsten Gefrierpunkt der unerwünschten Komponenten liegt, abgekühlt (1. Abkühlschritt) und die dabei kondensierende(n) unerwünschte(n) Komponente(n) aus dem Helium-Strom abgetrennt wird bzw. werden, und wobei der Helium-Strom anschließend weiter abgekühlt wird (2. Abkühlschritt), so dass die unerwünschte(n) Komponente(n) ausfrieren, und wobei die Menge und/oder die Zusammensetzung des oder der für den 1. und/oder 2. Abkühlschritt verwendeten Kältemediums bzw. Kältemedien regelbar sind. Erfindungsgemäß wird der Helium-Strom nach dem 2. Abkühlschritt einem der Abtrennung von Wasserstoff und/oder Neon dienenden Adsorptionsprozess unterworfen.A process is described for separating unwanted components, such as nitrogen, oxygen, hydrogen and / or neon, from a helium stream containing unwanted components, which initially acts against a cryogenic medium to a maximum temperature of 8 K above freezing the unwanted component or in the case of several unwanted components to a temperature which is at most 8 K above the highest freezing point of the undesirable components, cooled (1st cooling step) and thereby condensing (n) unwanted (n) component (s) the helium stream is separated, and wherein the helium stream is then further cooled (2nd cooling step), so that the unwanted (n) component (s) freeze, and wherein the amount and / or composition of the or the cooling medium or cooling media used for the 1st and / or 2nd cooling step are controllable. According to the invention, the helium stream after the second cooling step is subjected to one of the separation of hydrogen and / or neon serving adsorption.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen unerwünschter Komponenten, wie beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und/oder Neon, aus einem unerwünschte Komponenten enthaltenden Helium-Strom, wobei dieser gegen ein Kältemedium zunächst bis auf eine Temperatur, die maximal 8 K über dem Gefrierpunkt der unerwünschten Komponente bzw. im Falle mehrerer unerwünschter Komponenten bis auf eine Temperatur, die maximal 8 K über dem höchsten Gefrierpunkt der unerwünschten Komponenten liegt, abgekühlt (1. Abkühlschritt) und die dabei kondensierende(n) unerwünschte(n) Komponente(n) aus dem Helium-Strom abgetrennt wird bzw. werden, und wobei der Helium-Strom anschließend weiter abgekühlt wird (2. Abkühlschritt), so dass die unerwünschte(n) Komponente(n) ausfrieren, und wobei die Menge und/oder die Zusammensetzung des oder der für den 1. und/oder 2. Abkühlschritt verwendeten Kältemediums bzw. Kältemedien regelbar sind.The invention relates to a method for separating unwanted components, such as nitrogen, oxygen, hydrogen and / or neon, from a helium stream containing unwanted components, which initially against a cryogenic medium to a temperature not exceeding 8 K above freezing Unwanted component or in the case of several undesirable components to a temperature which is a maximum of 8 K above the highest freezing point of the undesirable components, cooled (1st cooling step) and the thereby condensing (n) unwanted (n) component (s) from the Helium stream is separated, and wherein the helium stream is then further cooled (2nd cooling step), so that the unwanted (n) component (s) freeze, and wherein the amount and / or the composition of the or for the 1st and / or 2nd cooling step used refrigeration medium or refrigeration media are controllable.

Gattungsgemäße Verfahren werden beispielsweise in sog. Helium-Ausfrier-Prozessen realisiert. Die abzutrennenden unerwünschten Komponenten sind üblicherweise Stickstoff, Sauerstoff und Argon. Ein gattungsgemäßes Verfahren ist bspw. in der DE-A 10 2008 053 846 offenbart.Generic methods are realized, for example, in so-called helium freezing processes. The unwanted components to be separated are usually nitrogen, oxygen and argon. A generic method is, for example, in the DE-A 10 2008 053 846 disclosed.

Bei der darin beanspruchten Verfahrensweise wird ein unerwünschte Komponenten enthaltender Helium-Strom zunächst einem ersten Abkühlschritt, dem sog. Kondensator, zugeführt. In diesem wird der Helium-Strom gegen ein geeignetes Kältemedium, bspw. einen Helium- oder Helium-reichen Strom bis auf eine Temperatur, die maximal 8 K über dem Gefrierpunkt der unerwünschten Komponente bzw. im Falle mehrere unerwünschter Komponenten bis auf eine Temperatur, die maximal 8 K über dem höchsten Gefrierpunkt dieser unerwünschten Komponenten liegt, abgekühlt. Bis zu einer gewissen Konzentration und Temperatur kondensieren die unerwünschten Verunreinigungen nunmehr in dem oder den Wärmetauschern des Kondensators. Die kondensierten Komponenten werden aus dem Helium-Strom abgezogen und verworfen. Hierzu ist im Regelfall ein Kondensat-Sammelbehälter vorgesehen. Das in ihm gesammelte Kondensat kann verworfen und/oder zur Kühlung des Helium-Verflüssigungsprozesses verwendet werden. In einem zweiten Abkühlschritt, dem sog. Ausfrierer, wird der vorgekühlte Helium-Strom anschließend soweit abgekühlt, dass die verbliebenen unerwünschten Komponenten ausfrieren. Die ausfrierenden Komponenten verstopfen jedoch mit der Zeit den Ausfrierer. Es ist daher erforderlich, den verlegten Wärmetauscher von Zeit zu Zeit anzuwärmen, wodurch die ausgefrorenen Komponenten abschmelzen. Diese werden dabei ebenfalls gesammelt und aus dem Prozess entfernt. Bevor das Verfahren anschließend erneut in Betrieb gehen kann, ist ein erneutes Abkühlen der Wärmetauscher auf Betriebstemperatur erforderlich. Der derart gereinigte Helium-Strom wird anschließend seiner weiteren Verwendung, wie beispielsweise einer Verflüssigung, zugeführt. Das für die beiden vorbeschriebenen Abkühlschritte erforderliche Kältemedium wird im Gegenstrom zu dem abzukühlenden Helium-Strom geführt. Gemäß der Lehre der DE-A 10 2008 053 846 sind Menge und/oder Zusammensetzung des oder der für den 1. und/oder 2. Abkühlschritt verwendeten Kältemediums bzw. Kältemedien regelbar, so dass sie an die jeweils aktuellen Bedingungen, wie Zusammensetzung des Helium-Stroms, Temperatur, Druck, etc., angepasst werden können. Dadurch wird eine individuelle Regelung der beiden Abkühlschritte ermöglicht. In Abhängigkeit von der Temperatur und/oder der Zusammensetzung des zu reinigenden Helium-Stromes können somit Menge und/oder Zusammensetzung des oder der für den ersten und/oder zweiten Abkühlschritt verwendeten Kältemediums bzw. Kältemedien optimal eingestellt werden.In the method claimed therein, a helium stream containing unwanted components is first fed to a first cooling step, the so-called condenser. In this, the helium stream against a suitable cold medium, for example. A helium or helium-rich stream to a temperature which is not more than 8 K above the freezing point of the undesirable component or in the case of several undesirable components to a temperature a maximum of 8 K above the highest freezing point of these unwanted components, cooled. Up to a certain concentration and temperature, the unwanted impurities now condense in the heat exchanger (s) of the condenser. The condensed components are withdrawn from the helium stream and discarded. For this purpose, a condensate collecting tank is usually provided. The condensate collected in it can be discarded and / or used for cooling the helium liquefaction process. In a second cooling step, the so-called freezer, the pre-cooled helium stream is subsequently cooled to the extent that the remaining unwanted components freeze out. However, the freezing components clog the freezer over time. It is therefore necessary to heat the laid heat exchanger from time to time, whereby the frozen-out components melt. These are also collected and removed from the process. Before the process can then be put into operation again, a re-cooling of the heat exchanger to operating temperature is required. The thus purified helium stream is then fed to its further use, such as liquefaction. The cooling medium required for the two above-described cooling steps is conducted in countercurrent to the helium stream to be cooled. According to the teaching of DE-A 10 2008 053 846 the amount and / or composition of the or the cooling medium (s) used for the first and / or second cooling step are adjustable so that they are adapted to the respective current conditions, such as composition of the helium stream, temperature, pressure, etc. can be. This allows individual control of the two cooling steps. Depending on the temperature and / or the composition of the helium stream to be purified, the amount and / or composition of the cooling medium (s) used for the first and / or second cooling step can thus be optimally adjusted.

Seit der kürzlich erfolgten Erschließung neuer Heliumquellen in Algerien und Katar ist der Fachmann mit größeren Schwankungen des Neon- und Wasserstoffgehalts der aus diesen Quellen stammenden Helium-Strömen konfrontiert. Bei einem längeren Verflüssigerbetrieb besteht daher die Gefahr, dass die vorgenannten Verunreinigungen in den eigentlichen Verflüssigungsprozess gelangen. Dort werden sie im vorzusehenden Neon-Adsorber aufgefangen, damit sie nicht in den nachgeschalteten Dewar bzw. das nachgeschaltete Experiment gelangen. Nichtindustrielle Heliumverflüssiger werden üblicherweise in regelmäßigen Abständen – beispielsweise über das Wochenende – abgeschaltet. Dies hat zur Folge, dass sich die im Betrieb kalte Innenverrohrung des Verflüssigers im Stillstand kontinuierlich aufwärmt und der Druck ansteigt. Unterhalb einer bestimmten Temperatur kann das Helium bis zu einem vordefinierten Druck in den vorzusehenden sog. „warmen” Speicher abgeführt werden. Bei einer weiteren Anwärmung desorbieren die vorgenannten Verunreinigungen und werden zusammen mit dem Helium zurück in das Rückgewinnungssystem des Verflüssigers gedrückt, von dem aus sie wiederum in den Helium-Einsatzstrom gelangen. Es verbleiben jedoch darüber hinaus wesentliche Anteile des während des Verflüssigungsbetriebes angereicherten Neons und Wasserstoffs im Hauptkältekreis, so dass es zu einer Anreicherung dieser Komponenten kommt. Bei der Wiederinbetriebnahme des Verflüssigungsprozesses kann nicht verhindert werden, dass beim Ankoppeln des Dewars bzw. Experiments zumindest ein Teil dieser Verunreinigungen in den Dewar bzw. zum Experiment gelangen, bevor der Neon-Adsorber erneut seine optimale Betriebstemperatur und damit Funktion erreicht.Since the recent development of new helium sources in Algeria and Qatar, those skilled in the art are faced with greater fluctuations in the neon and hydrogen content of the helium streams from these sources. In the case of a longer liquefier operation, there is therefore the risk that the aforementioned contaminants enter the actual liquefaction process. There they are caught in the neon adsorber, so they do not get into the downstream Dewar or the downstream experiment. Non-industrial helium liquefiers are usually shut down at regular intervals, for example over the weekend. As a result, the internal piping of the condenser which is cold during operation continuously warms up during standstill and the pressure rises. Below a certain temperature, the helium can be discharged to a predefined pressure in the so-called "warm" memory to be provided. Upon further warming, the aforementioned contaminants desorb and, together with the helium, are forced back into the recovery system of the condenser, from which they in turn enter the helium feed stream. However, significant proportions of the neon and hydrogen enriched during the liquefaction operation remain in the main refrigeration cycle, resulting in an accumulation of these components. When recommissioning the liquefaction process, it is not possible to prevent at least part of these contaminants from entering the dewar or experiment when coupling the dewar or experiment before the neon adsorber reaches its optimum operating temperature and function again.

Die vorgenannten Probleme können durch parallel angeordnete, absperrbare und alternierend betriebene Neon-Adsorber vermieden werden. Jedoch ist diese Lösung vergleichsweise kostenintensiv und kommt deshalb bei nichtindustriellen Heliumverflüssigern üblicherweise nicht zur Anwendung. Stattdessen wird die Verflüssigungsanlage mit sauberem Helium rückgespült, wobei das hierfür verwendete Helium durch Rückverdampfen aus dem Flüssighelium-Dewar bereitgestellt wird. Es ist offensichtlich, dass diese Verfahrensweise aus energetischer Sicht sehr ineffizient ist. Hinzu kommt, dass aufgrund der üblicherweise geringen Druckfestigkeit des Dewars der Spülgasmassenstrom limitiert und folglich das qualitative Ergebnis ungewiss ist. The aforementioned problems can be avoided by parallel, lockable and alternately operated neon adsorber. However, this solution is relatively expensive and is therefore usually not used in non-industrial helium liquefiers. Instead, the liquefaction plant is backflushed with clean helium, with the helium used for this purpose being provided by reboiling from the liquid helium dewar. It is obvious that this procedure is very inefficient from an energetic point of view. In addition, due to the usually low compressive strength of the dewar, the purge gas mass flow is limited and consequently the qualitative result is uncertain.

Insbesondere Wasserstoff verteilt sich aufgrund seiner mit Helium vergleichbaren geringen Dichte im flüssigen und festen Zustand gleichmäßig im verflüssigten Helium; ein Teil des Wasserstoffs wird auch darin gelöst. Alle anderen Verunreinigungen weisen eine deutlich höhere Dichte als Helium auf und sinken folglich im Flüssighelium zu Boden. Beim Umfüllen in mobile Dewars und von diesen in einen Behälter am Zielort kann somit nicht verhindert werden, dass immer auch Wasserstoff mitbefördert wird.In particular, hydrogen is distributed evenly in the liquefied helium due to its helium comparable low density in the liquid and solid state; a part of the hydrogen is also dissolved in it. All other impurities have a much higher density than helium and consequently sink to the bottom in liquid helium. When decanting into mobile dewars and of these in a container at the destination can thus not be prevented that always hydrogen is mitbefördert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abtrennen unerwünschter Komponenten aus einem Helium-Strom anzugeben, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden können.Object of the present invention is to provide a generic method for separating unwanted components from a helium stream, in which the aforementioned disadvantages can be avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Abtrennen unerwünschter Komponenten aus einem Helium-Strom vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Helium-Strom nach dem 2. Abkühlschritt einem der Abtrennung von Wasserstoff und/oder Neon dienenden Adsorptionsprozess unterworfen wird.To solve this problem, a generic method for separating unwanted components from a helium stream is proposed, which is characterized in that the helium stream after the second cooling step is subjected to one of the separation of hydrogen and / or neon serving adsorption.

In vorteilhafter Weise beträgt die Temperatur des dem Adsorptionsprozess zugeführten Helium-Stromes zwischen 10 und 35 K. Der erfindungsgemäß vorzusehende, der Abtrennung von Wasserstoff und/oder Neon dienende Adsorptionsprozess ermöglicht es nunmehr, im Zusammenspiel mit der vorbeschriebenen, aus der DE-A 10 2008 053 846 bekannten Kälteregelung, die unerwünschten Komponenten Neon und Wasserstoff sicher abzutrennen, wobei aufgrund der erzielbaren Temperaturstabilität eine ungewollte Desorption dieser Komponenten vermieden werden kann. Die mittels des Adsorptionsprozesses zurückgehaltenen Komponenten Wasserstoff und Neon werden zu Beginn der Regeneration gezielt desorbiert und, vorzugsweise zur Atmosphäre hin, ausgeblasen. Auf diese Weise wird eine Anreicherung dieser Komponenten im Rückgewinnungssystem bzw. im Helium-Einsatzstrom vermieden. Grundsätzlich können die aus dem System abgeführten Komponenten Wasserstoff und Neon einem Aufbereitungsprozess zugeführt werden.In an advantageous manner, the temperature of the helium stream fed to the adsorption process is between 10 and 35 K. The adsorption process to be used according to the invention for the separation of hydrogen and / or neon makes it possible, in conjunction with the above-described, from US Pat DE-A 10 2008 053 846 Known cold control, the unwanted components neon and hydrogen safely separate, which due to the achievable temperature stability unwanted desorption of these components can be avoided. The retained by means of the adsorption hydrogen and neon components are selectively desorbed at the beginning of the regeneration and, preferably to the atmosphere, blown out. In this way, an accumulation of these components in the recovery system or in the helium feed stream is avoided. In principle, the hydrogen and neon components removed from the system can be supplied to a treatment process.

Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird somit wirkungsvoll und mit überschaubarem verfahrenstechnischen Aufwand verhindert, dass Wasserstoff und/oder Neon in den Hauptkreis eines Helium-Verflüssigers eingetragen werden. Folglich wird auch der Übertrag von Wasserstoff und/oder Neon in Flüssighelium-Dewars und damit zum Verbraucher vermieden. Des Weiteren stellt das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber der Variante „Doppelbett-Adsorber im Hauptkreis des Helium-Verflüssigers” eine kostengünstigere Lösung dar.The procedure according to the invention thus effectively and with manageable procedural expense prevents hydrogen and / or neon from being introduced into the main loop of a helium liquefier. Consequently, the transfer of hydrogen and / or neon in liquid helium Dewars and thus to the consumer is avoided. Furthermore, the inventive method over the variant "double adsorber in the main circuit of the helium liquefier" is a less expensive solution.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abtrennen unerwünschter Komponenten aus einem Helium-Strom, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, sind dadurch gekennzeichnet, dass

  • – die Temperatur des dem Adsorptionsprozess zugeführten Helium-Stromes zwischen 10 und 35 K beträgt,
  • – als Kältemedium für den 1. und/oder 2. Abkühlschritt Helium und/oder eine Helium-reiche Fraktion verwendet wird bzw. werden, und
  • – der gereinigte Helium-Strom dem als Kältemedium verwendeten Helium-Strom zugemischt wird.
Further advantageous embodiments of the method according to the invention for separating unwanted components from a helium stream, which constitute subjects of the dependent claims, are characterized in that
  • The temperature of the helium stream supplied to the adsorption process is between 10 and 35 K,
  • - Helium and / or a helium-rich fraction is used as the cooling medium for the 1st and / or 2nd cooling step, and
  • - The purified helium stream is added to the helium stream used as the cooling medium.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abtrennen unerwünschter Komponenten aus einem Helium-Strom sowie weitere Ausgestaltung desselben, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, seien nachfolgend anhand des in der 1 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The inventive method for separating unwanted components from a helium stream and further embodiment of the same, which form the subject of the dependent claims, are described below with reference to in the 1 illustrated embodiment explained in more detail.

Der unerwünschte Komponenten enthaltende Helium-Strom wird über Leitung 1 einem ersten Abkühlschritt, dem sog. Kondensator – dargestellt durch die Wärmetauscher E1 und E2 – zugeführt. In diesem wird der Helium-Strom gegen ein Kältemedium, auf das im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, bis auf eine Temperatur, die maximal 8 K über dem Gefrierpunkt der unerwünschten Komponente bzw. im Falle mehrere unerwünschter Komponenten bis auf eine Temperatur, die maximal 8 K über dem höchsten Gefrierpunkt dieser unerwünschten Komponenten liegt, abgekühlt. Bis zu einer gewissen Konzentration und Temperatur kondensieren die unerwünschten Verunreinigungen nunmehr in den Wärmetauschern E1 und E2. Die kondensierten Komponenten werden über die Leitungsabschnitte 2 und 3 aus dem Helium-Strom abgezogen und verworfen. Im Regelfall ist ein Kondensat-Sammelbehälter D vorgesehen. Das in ihm gesammelte Kondensat kann verworfen und/oder zur Kühlung des Helium-Verflüssigungsprozesses verwendet werden. In einem zweiten Abkühlschritt, dem sog. Ausfrierer – dargestellt durch den Wärmetauscher E3 – wird der vorgekühlte Helium-Strom anschließend soweit abgekühlt, dass die verbliebenen unerwünschten Komponenten im Wärmetauscher E3 ausfrieren.The unwanted components containing helium stream is via line 1 a first cooling step, the so-called. Condenser - represented by the heat exchangers E1 and E2 - supplied. In this, the helium stream against a cold medium, which will be discussed in more detail below, up to a temperature which is a maximum of 8 K above the freezing point of the undesirable component or in the case of several undesirable components to a maximum temperature 8 K above the highest freezing point of these unwanted components, cooled. Up to a certain concentration and temperature, the unwanted impurities condense now in the heat exchangers E1 and E2. The condensed components are passed over the pipe sections 2 and 3 withdrawn from the helium stream and discarded. As a rule, a condensate collecting tank D is provided. The condensate collected in it can be discarded and / or used for cooling the helium liquefaction process. In a second cooling step, the so-called Ausfrierer - shown through the heat exchanger E3 - the pre-cooled helium stream is then cooled so far that the remaining unwanted components in the heat exchanger E3 freeze.

Erfindungsgemäß ist dem Wärmetauscher bzw. Ausfrierer E3 ein der Abtrennung von Wasserstoff und/oder Neon dienender Adsorptionsprozess A nachgeschaltet, dem der aus dem Wärmetauscher E3 abgezogene Helium-Strom 4 zugeführt wird. In vorteilhafter Weise beträgt die Temperatur des Helium-Stromes 4 zwischen 10 und 35 K. In der Praxis wird der Adsorptionsprozess A durch einen oder mehrere, parallel angeordnete Adsorber, die ein für den jeweiligen Anwendunsgfall geeignetes Adsorbens aufweisen, realisiert. Der aus dem Adsorptionsprozess A abgezogene, von unerwünschten Komponenten gereinigte Helium-Strom wird über die Leitungsabschnitte 4' und 5 im Gegenstrom durch die Wärmetauscher E4 bis E1 geführt. Über die Leitung 6 wird der gereinigte Helium-Strom anschließend seiner weiteren Verwendung, wie beispielsweise einem Helium-Verflüssiger zugeführt.According to the invention, the heat exchanger or ejector E3 is followed by an adsorption process A serving to separate off hydrogen and / or neon, to which the helium stream withdrawn from the heat exchanger E3 4 is supplied. Advantageously, the temperature of the helium stream is 4 between 10 and 35 K. In practice, the adsorption process A is realized by one or more adsorbers arranged in parallel and having an adsorbent suitable for the particular application. The withdrawn from the adsorption A, purified of undesirable components helium stream is over the line sections 4 ' and 5 passed in countercurrent through the heat exchangers E4 to E1. About the line 6 The purified helium stream is then fed to its further use, such as a helium liquefier.

Alternativ zu der vorbeschriebenen Anordnung des Adsorptionsprozesses A kann dieser auch stromabwärts des Wärmetauschers E4 angeordnet werden.As an alternative to the above-described arrangement of the adsorption process A, this can also be arranged downstream of the heat exchanger E4.

Das für die beiden vorbeschriebenen Abkühlschritte erforderliche Kältemedium wird über die Leitungsabschnitte 7 und 8 bzw. 7, 9 und 10 dem 2. bzw. 1. Abkühlschritt zugeführt. Durch eine beliebig variierbare Verteilung des Kältemediums mittels der Regelventile a und b kann die für die einzelnen Wärmetauscher benötigte Kälteleistung individuell geregelt werden. Dadurch kann sowohl im Teillastbetrieb als auch in eingeschränktem Maße im Überlastbetrieb der 1. Abkühlschritt (Kondensator) im Betriebspunkt gefahren und damit die größtmögliche Menge an unerwünschten Komponenten kondensiert werden. Nach Durchgang durch den Kondensator (Wärmetauscher E1 und E2) wird das Kältemedium über Leitung 11 abgezogen und ggf. einer weiteren Verwendung zugeführt.The refrigeration medium required for the two above-described cooling steps becomes via the line sections 7 and 8th respectively. 7 . 9 and 10 supplied to the 2nd or 1st cooling step. By an arbitrarily variable distribution of the refrigerant by means of the control valves a and b, the cooling capacity required for the individual heat exchangers can be controlled individually. As a result, both in partial load operation and to a limited extent in overload operation, the first cooling step (condenser) is operated at the operating point and thus the largest possible amount of undesired components are condensed. After passing through the condenser (heat exchangers E1 and E2), the refrigerant is sent via line 11 withdrawn and optionally supplied for further use.

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Claims (4)

Verfahren zum Abtrennen unerwünschter Komponenten, wie beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und/oder Neon, aus einem unerwünschte Komponenten enthaltenden Helium-Strom, wobei dieser gegen ein Kältemedium zunächst bis auf eine Temperatur, die maximal 8 K über dem Gefrierpunkt bzw. im Falle mehrerer unerwünschter Komponenten bis auf eine Temperatur, die maximal 8 K über dem höchsten Gefrierpunkt der unerwünschten Komponenten liegt, abgekühlt (1. Abkühlschritt) und die dabei kondensierende(n) unerwünschte(n) Komponente(n) aus dem Helium-Strom abgetrennt wird bzw. werden, und wobei der Helium-Strom anschließend weiter abgekühlt wird (2. Abkühlschritt), so dass die unerwünschte(n) Komponente(n) ausfrieren, und wobei die Menge und/oder die Zusammensetzung des oder der für den 1. und/oder 2. Abkühlschritt verwendeten Kältemediums bzw. Kältemedien regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Helium-Strom (4) nach dem 2. Abkühlschritt (E3) einem der Abtrennung von Wasserstoff und/oder Neon dienenden Adsorptionsprozess (A) unterworfen wird.A method for separating unwanted components, such as nitrogen, oxygen, hydrogen and / or neon, from a helium stream containing unwanted components, which initially against a cryogenic medium up to a maximum temperature of 8 K above the freezing point or in the case of several Unwanted components up to a temperature which is a maximum of 8 K above the highest freezing point of the undesirable components, cooled (1st cooling step) and the thereby condensing (n) undesirable component (s) is separated from the helium stream or and wherein the helium stream is then further cooled (2nd cooling step) so that the unwanted component (s) freeze out, and wherein the amount and / or the composition of the or for the 1st and / or 2. Abkühlschritt used refrigerant medium or refrigerant media are controllable, characterized in that the helium stream ( 4 ) is subjected after the second cooling step (E3) one of the separation of hydrogen and / or neon serving adsorption process (A). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des dem Adsorptionsprozess (A) zugeführten Helium-Stromes (4) zwischen 10 und 35 K beträgt.A method according to claim 1, characterized in that the temperature of the adsorption process (A) supplied helium stream ( 4 ) is between 10 and 35K. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemedium für den 1. und/oder 2. Abkühlschritt Helium und/oder eine Helium-reiche Fraktion verwendet wird bzw. werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that helium and / or a helium-rich fraction is / are used as the cooling medium for the 1st and / or 2nd cooling step. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gereinigte Helium-Strom dem als Kältemedium verwendeten Helium-Strom zugemischt wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the purified helium stream is added to the helium stream used as the cooling medium.
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