DE10334559A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft Download PDF

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft. Verdichtete und gereinigte Einsatzluft (1) wird in ein Rektifiziersystem zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eingeleitet, das mindestens eine Hochdrucksäule (2) und eine Niederdrucksäule (3) aufweist. Eine krypton- und xenonhaltige Fraktion (26) wird einer Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) zugeleitet. Der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) wird ein Krypton-Xenon-Konzentrat (30) entnommen. Eine argonhaltige Fraktion (48) aus der Niederdrucksäule (3) wird in eine Rohargonrektifikation (18, 19) eingeleitet. Eine Flüssigkeit aus dem unteren Bereich der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) wird in einen Sumpfverdampfer (27) eingeleitet und dort mindestens teilweise verdampft. Ein argonangereicherter Dampf (81, 82) aus einem Zwischenbereich der Rohargonrektifikation (18, 19) tritt in dem Sumpfverdampfer (27) in indirekten Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit aus dem unteren Bereich der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die Grundlagen der Tieftemperaturzerlegung von Luft im Allgemeinen sowie der Aufbau von Rektifiziersystemen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung im Speziellen sind in der Monografie "Tieftemperaturtechnik" von Hausen/Linde (2. Auflage, 1985) und in einem Aufsatz von Latimer in Chemical Engineering Progress (Vol. 63, No.2, 1967, Seite 35) beschrieben. Bei Zwei-Säulen-Systemen wird die Hochdrucksäule unter einem höheren Druck als die Niederdrucksäule betrieben; die beiden Säulen stehen vorzugsweise in Wärmeaustauschbeziehung zueinander, beispielsweise über einen Hauptkondensator, in dem Kopfgas der Hochdrucksäule gegen verdampfende Sumpfflüssigkeit der Niederdrucksäule verflüssigt wird. Das Rektifiziersystem der Erfindung kann als klassisches Doppelsäulensystem ausgebildet sein, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensystem. Zusätzlich zu den Kolonnen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung können weitere Vorrichtungen zur Gewinnung anderer Luftkomponenten, insbesondere von Edelgasen vorhanden sein, beispielsweise eine Argongewinnung.
  • Verfahren der eingangs genannten Art zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft und entsprechende Vorrichtungen sind in DE 10000017 A1 , H. Springmann, Linde-Berichte aus Technik und Wissenschaft, 39/1976, S. 48–54, DE 2605305 A , EP 1308680 A1 , EP 96610 A und Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed., Vol. A17, 1991, Seite 507 beschrieben. Die Sumpfheizung der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule wird in den bekannten Prozessen mit Luft, Stickstoff oder mit Kopfgas der Rohargonrektifikation betrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Krypton- und Xenon-Gewinnung weiter zu verbessern und insbesondere auf besonders wirtschaftliche Weise durchzuführen.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein argonangereicherter Dampf aus einem Zwischenbereich der Rohargonrektifikation in dem Sumpfverdampfer in indirekten Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit aus dem unteren Bereich der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule tritt. Als Heizmittel für den Sumpfverdampfer der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule wird also keines der bekannten Medien, sondern eine Zwischenfraktion der Rohargonrektifikation eingesetzt. Diese Zwischenfraktion kann an jeder Stelle der Rohargonsäule abgezogen werden, zum Beispiel mindestens 10, vorzugsweise mindestens 50 theoretische Böden unterhalb des Kopfs der Rohargonrektifikation und mindestens 10, vorzugsweise mindestens 50 theoretische Böden oberhalb der Zuspeisung der argonhaltigen Fraktion aus der Niederdrucksäule aus der Rohargonrektifikation.
  • Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird der Umsatz im argonreicheren Teil der Rohargonrektifikation vermindert, ohne dass die Argonausbeute nennenswert verringert würde. Die Rohargonsäule kann in diesem Bereich entsprechend schlanker und damit kostengünstiger ausgeführt werden.
  • Dieser Vorteil kann besonders effizient ausgenutzt werden, falls die Rohargonrektifikation in zwei oder mehr Rohargonsäule unterteilt ist. Wenn also die Rohargonrektifikation in einer Mehrzahl n (n ≥ 2) seriell verbundenen Rohargonsäulen durchgeführt wird, kann der argonangereicherte Dampf durch einen Teil des Kopfdampfs der ersten bis (n-1)-ten Rohargonsäule gebildet werden. Bei einer zweiteiligen Rohargonrektifikation wird also zum Beispiel ein Teil des Kopfdampfs der ersten, mit der Niederdrucksäule verbundenen Rohargonsäule in den Verdampfungsraum des Sumpfverdampfers der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule geleitet und dort mindestens teilweise kondensiert. Das Kondensat strömt zurück in die erste Rohargonsäule und braucht nicht in die zweite Rohargonsäule, aus der in diesem Fall das Rohargonprodukt entnommen wird, eingeleitet zu werden. Entsprechend verringert sich der Umsatz in der zweiten Rohargonsäule. Diese kann entsprechend kostengünstiger ausgeführt werden.
  • Zur Erzeugung von Rücklauf für die Rohargonrektifikation wird mindestens ein Teil des Kopfdampfs der Rohargonrektifikation beziehungsweise des Kopfdampfs der n-ten Rohargonsäule in den Verflüssigungsraum eines Rohargon-Kopfkondensators eingeleitet und dort durch indirekten Wärmeaustausch mit einer im Verdampfungsraum des Rohargon-Kopfkondensators verdampfenden Fraktion mindestens teilweise verflüssigt.
  • Analog zu EP 1308680 A1 kann eine Spülflüssigkeit aus dem Verdampfungsraum des Rohargon-Kopfkondensators abgezogen und als krypton- und xenonhaltige Fraktion der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule zugeleitet werden.
  • Außerdem kann mindestens ein Teil des in dem Verdampfungsraum des Rohargon-Kopfkondensators gebildeten Dampfes in die Krypton-Xenon-Anreicherungssäule eingeleitet werden.
  • Verfahrenskälte kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit jeder bekannten Methode erzeugt werden. Besonders günstig ist es, wenn ein weiterer Einsatzluftstrom arbeitsleistend entspannt und stromabwärts seiner arbeitsleistenden Entspannung in die Krypton-Xenon-Anreicherungssäule eingeleitet wird.
  • Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft gemäß Patentanspruch 7.
  • Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Über Leitung 101 strömt komprimierte Luft (AIR) ein. Sie wird in einen ersten Luftstrom (Direktluft) 102, einen zweiten Luftstrom (Turbinenluft) 103 und einen dritten Luftstrom (Innenverdichtungsluft) 104 aufgeteilt. Der Hauptwärmetauscher weist in dem Ausführungsbeispiel drei parallele Blöcke 105a, 105b, 105c auf. Der erste Luftstrom 102 wird in allen drei Blöcken 105a, 105b, 105c des Hauptwärmetauschers auf etwa Taupunkt abgekühlt und ohne weitere druckverändernde Maßnahmen über Leitung 1 gasförmig in die Hochdrucksäule 2 eines Rektifiziersystems zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eingeleitet. Das Rektifiziersystem zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung weist außerdem eine Niederdrucksäule 3 und einen Hauptkondensator 4 auf, der in dem Beispiel als kombinierter Fallfilm- und Badverdampfer ausgebildet ist. Gasförmiger Stickstoff 6 vom Kopf der Hochdrucksäule wird dem Kondensationsraum des Hauptkondensators 4 zugeleitet. Das dort gebildete Kondensat 7 wird in die Hochdrucksäule eingeleitet und dort als Rücklauf verwendet. Einige theoretische Böden tiefer wird flüssiger Stickstoff 106 aus der Hochdrucksäule 2 entnommen und bei 107 verzweigt. Ein erster Zweigstrom flüssigen Stickstoffs wird über Leitung 114 als flüssiges Stickstoffprodukt (LIN) gewonnen. Ein anderer Zweigstrom 111 des flüssigen Stickstoffs aus der Hochdrucksäule 2 wird in einer Pumpe 112 in flüssigem Zustand auf einen gewünschten Produktdruck gebracht, im Hauptwärmetauscher-Block 105a verdampft (beziehungsweise im Falle eines überkritischen Drucks pseudo-verdampft) und auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und über Leitung 113 als gasförmiges Druckprodukt (PGAN) abgeführt. Zur Verdampfung des flüssig auf Druck gebrachten Stickstoffs dient der dritte Luftstrom 104, der in einem Nachverdichter 115 mit Nachkühler 116 auf einen entsprechend hohen Druck gebracht wurde.
  • Über Leitung 9 wird unreiner flüssiger Stickstoff einige theoretische Böden unterhalb des Kopfs aus der Hochdrucksäule 2 entnommen, im Unterkühlungs-Gegenströmer 10 unterkühlt und über Leitung 11 und Drosselventil 12 der Niederdrucksäule 3 am Kopf zugeführt.
  • Die im Rahmen der Innenverdichtung verflüssigte oder überkritische kalte Hochdruckluft 117 wird über Ventil 118 und Leitung 44 mindestens zum Teil in flüssiger Form in die Hochdrucksäule 2 eingedrosselt, und zwar an einer ersten Zwischenstelle einige theoretischen Böden oberhalb des Hochdrucksäulen-Sumpfs. Von einer zweiten Zwischenstelle, die wiederum einige theoretische Böden oberhalb dieser ersten Zwischenstelle angeordnet ist, wird eine sauerstoffhaltige Flüssigkeit 45 aus der Hochdrucksäule abgezogen, die kaum noch schwererflüchtige Komponenten wie insbesondere Krypton und Xenon aufweist. Die im Unterkühlungs-Gegenströmer 10 abgekühlte Flüssigkeit wird über Leitung 46 und Drosselventil 47 in die Niederdrucksäule 3 eingespeist.
  • Die sauerstoffangereicherte Sumpfflüssigkeit 13 der Hochdrucksäule 2 wird ebenfalls im Unterkühlungs-Gegenströmer 10 abgekühlt. Die unterkühlte sauerstoffangereicherte Flüssigkeit 14–15 wird in einem Reinargon-Verdampfer 63 weiter abgekühlt und wird schließlich zu einem Teil über Leitung 16 und 16a in den Verdampfungsraum eines Rohargon-Kopfkondensators 17 einer Rohargonrektifikation 18/19 eingeleitet. Ein anderer Teil 16b der unterkühlten sauerstoffhaltigen Flüssigkeit 16 wird in den Verdampfungsraum eines Kopfkondensators 21 einer Reinargonsäule 22 eingespeist.
  • Der Rohargon-Kopfkondensator 17 ist als Umlaufverdampfer ausgebildet, das heißt der Verdampfungsraum enthält ein Flüssigkeitsbad, in das ein Wärmetauscherblock mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig eingetaucht ist (nicht dargestellt). Flüssigkeit wird durch den Thermosiphon-Effekt am unteren Ende der Verdampfungspassagen angesaugt. An deren oberem Ende tritt ein Gemisch aus Dampf und unverdampfter Flüssigkeit aus, wobei letztere in das Flüssigkeitsbad zurückströmt. Im Rohargon-Kopfkondensator 17 wird die sauerstoffangereicherte Fraktion 16a partiell verdampft; beispielsweise 0,5 bis 10 mol-%, vorzugsweise 1 bis 5 mol-% der eingeführten Flüssigkeit 16a werden flüssig als Spülflüssigkeit 26 aus dem Verdampfungsraum des Rohargon-Kopfkondensators 17 abgezogen. Durch diese partielle Verdampfung wird die Konzentration von schwererflüchtigen Komponenten, insbesondere von Krypton und Xenon, in der Flüssigkeit erhöht und im Dampf vermindert (jeweils im Vergleich zur Zusammensetzung der Fraktion 16a). Der bei der partiellen Verdampfung erzeugte Dampf wird als gasförmiger Strom 25 aus dem Verdampfungsraum des Rohargon-Kopfkondensators 17 abgezogen. Verbleibende Flüssigkeit wird als "Spülflüssigkeit" 26 aus dem Flüssigkeitsbad abgeführt und der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule 24 unmittelbar oberhalb des Sumpfs zugeleitet.
  • Von der Niederdrucksäule 3 werden Unreinstickstoff 33 in Gasform sowie Sauerstoff 34 in flüssiger Form mindestens teilweise als Produkte beziehungsweise Restgas abgezogen. Der gasförmige Unreinstickstoff 33 wird im Unterkühlungs-Gegenströmer 10 und im Hauptwärmetauscher 105a/105c angewärmt. Der flüssige Sauerstoff 34 wird in zwei Teile aufgeteilt. Ein erster Teil 35 wird als Flüssigprodukt (LOX) abgezogen, gegebenenfalls nach teilweiser Unterkühlung im Unterkühlungs-Gegenströmer 10 (nicht dargestellt).
  • Der zweite Teil 41 des flüssigen Sauerstoffs 34 vom Sumpf der Niederdrucksäule 3 wird – ähnlich dem flüssigen Stickstoff 111 aus der Hochdrucksäule – einer Innenverdichtung (internal compression) unterzogen, indem er in einer Pumpe 42 auf den gewünschten Produktdruck gebracht und über Leitung 43 dem Hauptwärmetauscher (Block 105a) zuströmt, wo er verdampft (beziehungsweise – bei überkritischem Produktdruck – pseudo-verdampft) und auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt wird. Schließlich wird er über Leitung 120 als gasförmiges Sauerstoff-Druckprodukt gewonnen. Verdampfung und Anwärmung werden in indirektem Wärmeaustausch mit dem Hochdruckluftstrom 104–117 durchgeführt.
  • Über eine Argonübergangs-Leitung 48 wird eine argonhaltige Fraktion aus der Niederdrucksäule 3 in eine Rohargonrektifikation geleitet, die in dem Beispiel in zwei seriell verbundenen Rohargonsäulen 18 und 19 durchgeführt wird (so genannte geteilte Rohargonsäule). Die argonhaltige Fraktion 48 wird der ersten Rohargonsäule 18 unmittelbar über dem Sumpf gasförmig zugeleitet. Der aufsteigende Dampf reichert sich an Argon an. Das Kopfgas 81 der ersten Rohargonsäule 18 strömt zu einem ersten Teil über Leitung 49 weiter zum Sumpf der zweiten Rohargonsäule 19. Ein anderer Teil 82 des Kopfgases 81, etwa zwischen 5 und 10%, dient als Heizmittel für den Sumpfverdampfer 27 der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule 24, wird in dessen Verflüssigungsraum eingeleitet und dort kondensiert. Die dabei erzeugte Flüssigkeit 83 wird als Rücklaufflüssigkeit auf die erste Rohargonsäule 18 aufgegeben.
  • Am Kopf der zweiten Rohargonsäule 19 wird gasförmiges Rohargon 50 abgezogen, in den Verflüssigungsraum des Rohargon-Kopfkondensators 17 eingeleitet und dort zum großen Teil kondensiert. Die dabei erzeugte Flüssigkeit 51 wird als Rücklaufflüssigkeit auf die zweite Rohargonsäule 19 aufgegeben.
  • Die im Sumpf der zweiten Rohargonsäule 19 anfallende Flüssigkeit 52 wird mittels einer Pumpe 53 über Leitung 54 zum Kopf der ersten Rohargonsäule 18 gefördert. Sumpfflüssigkeit 55 der ersten Rohargonsäule 18 strömt über eine weitere Pumpe 56 und Leitung 57 in die Niederdrucksäule 3 zurück.
  • Gasförmig verbliebenes Rohargon 58 aus dem Verflüssigungsraum des Kondensator-Verdampfers 17 wird in der Reinargonsäule 22 weiter zerlegt, insbesondere von leichterflüchtigen Bestandteilen wie Stickstoff befreit. Reinargonprodukt (LAR) wird über die Leitungen 59 und 60 in flüssiger Form abgezogen. Ein anderer Teil 61 der Sumpfflüssigkeit der Reinargonsäule 22 wird in dem oben erwähnten Reinargon-Verdampfer 63 mit angeschlossenem Abscheider 62 verdampft und über Leitung 64 als aufsteigender Dampf in die Reinargonsäule 22 zurückgeleitet.
  • Der Kopfkondensator 21 der Reinargonsäule wird wie bereits beschrieben durch eine unterkühlte Flüssigkeit 16b gekühlt. Aus dem Verdampfungsraum des Kopfkondensators 21 werden Dampf 66 und verbliebene Flüssigkeit 65 abgezogen. Der Dampf 66 wird an geeigneter Zwischenstelle in die Niederdrucksäule 3 eingespeist. Die – praktisch Krypton- und Xenon-freie – Flüssigkeit 65 wird auf die Krypton-Xenon-Anreicherungssäule 24 aufgegeben. Im Verflüssigungsraum des Kopfkondensators 21 kondensiert Kopfgas 67 der Reinargonsäule 22 partiell. Dabei erzeugte Rücklaufflüssigkeit 68 wird auf die Reinargonsäule aufgegeben. Restdampf 69 wird in die Atmosphäre abgeblasen.
  • Der zweite Luftstrom 103 wird in einem turbinen-getriebenen Nachverdichter 85 mit Nachkühler 86 weiter verdichtet, im Hauptwärmetauscher-Block 105a auf eine Zwischentemperatur abgekühlt und in einer Luftturbine 87 arbeitsleistend entspannt. Die entspannte Luft 88 wird über Leitung 88 in die Krypton-Xenon-Anreicherungssäule 24 eingeblasen.
  • In dem oben beschriebenen Sumpfverdampfer 27 wird Dampf erzeugt, der zusätzlich zu den Gasen 25 und 88 in der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule 24 aufsteigt. Als Rücklaufflüssigkeit wird wie ebenfalls bereits erwähnt die Spülflüssigkeit 65 aus dem Verdampfer des Kopfkondensators 21 der Reinargonsäule 22 auf den Kopf der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule 24 aufgegeben. (Alternativ oder zusätzlich könnte mindestens ein Teil der sauerstoffhaltigen – aber weitgehend Krypton- und Xenon-freien – Flüssigkeit 45/46 aus der Hochdrucksäule 2 als Rücklaufflüssigkeit in der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule 24 eingesetzt werden – in der Zeichnung nicht dargestellt.) Der aus dem Sumpfverdampfer 27 aufsteigende Dampf und das über Leitung 25 eingeführte Gas sowie die Einblase-Turbinenluft 88 treten in der Krypton-Xenon-Anreichenangssäule in Gegenstrom-Stoffaustausch mit der Flüssigkeit 65, die ärmer an Krypton und Xenon ist. Dadurch werden diese Komponenten in den Sumpf gewaschen, wogegen Methan teilweise mit dem Kopfgas 84 ausgeschleust werden kann. Letzteres wird in dem Ausführungsbeispiel der Niederdrucksäule 3 an einer geeigneten Zwischenstelle zugespeist. Vom Sumpf der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule 24 wird ein Krypton-Xenon-Konzentrat 30 in flüssiger Form entnommen (Roh-Kr/Xe), das beispielsweise einen Krypton-Gehalt von etwa 2400 ppm und einen Xenon-Gehalt von etwa 200 ppm enthält: Im Übrigen besteht das Konzentrat 30 hauptsächlich aus Sauerstoff und enthält noch beispielsweise etwa 10 bis 40 mol-% Stickstoff sowie Kohlenwasserstoffe. Das Konzentrat 30 kann in einem Flüssigtank gespeichert oder direkt einer Weiterverarbeitung zur Gewinnung von reinem Krypton und/oder Xenon zugeführt werden.
  • Das Ausführungsbeispiel der 1 zeigt außerdem eine zusätzliche Säule 89 zur Gewinnung eines Helium-Neon-Konzentrats 90, 91 (Roh-HeNe), die grundsätzlich unabhängig von der erfindungsgemäßen Krypton-Xenon-Gewinnung ist.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft, bei dem • verdichtete und gereinigte Einsatzluft (1) in ein Rektifiziersystem zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eingeleitet wird, das mindestens eine Hochdrucksäule (2) und eine Niederdrucksäule (3) aufweist, wobei • eine krypton- und xenonhaltige Fraktion (26) einer Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) zugeleitet wird, • der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) ein Krypton-Xenon-Konzentrat (30) entnommen wird, • eine argonhaltige Fraktion (48) aus der Niederdrucksäule (2) in eine Rohargonrektifikation (18, 19) eingeleitet wird • und eine Flüssigkeit aus dem unteren Bereich der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) in einen Sumpfverdampfer (27) eingeleitet wird und dort mindestens teilweise verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, dass • ein argonangereicherter Dampf (81, 82) aus einem Zwischenbereich der Rohargonrektifikation (18, 19) in dem Sumpfverdampfer (27) in indirekten Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit aus dem unteren Bereich der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) tritt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohargonrektifikation in einer Mehrzahl n (n ≥ 2) seriell verbundenen Rohargonsäulen (18, 19) durchgeführt wird, wobei der argonangereicherte Dampf durch einen Teil (82) des Kopfdampfs (81) der ersten bis (n-1)-ten Rohargonsäule (18) gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Kopfdampfs (50) der Rohargonrektifikation (18, 19) beziehungsweise der Kopfdampf der n-ten Rohargonsäule (19) in den Verflüssigungsraum eines Rohargon-Kopfkondensators (17) eingeleitet und dort durch indirekten Wärmeaustausch mit einer im Verdampfungsraum des Rohargon-Kopfkondensators (17) verdampfenden Fraktion (16a) mindestens teilweise verflüssigt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spülflüssigkeit (26) aus dem Verdampfungsraum des Rohargon-Kopfkondensators (17) abgezogen und als krypton- und xenonhaltige Fraktion der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) zugeleitet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des in dem Verdampfungsraum des Rohargon-Kopfkondensators (17) gebildeten Dampfes (25) in die Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) eingeleitet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Einsatzluftstrom (88) arbeitsleistend entspannt (87) und stromabwärts seiner arbeitsleistenden Entspannung (87) in die Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) eingeleitet wird.
  7. Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft, • mit einer Einsatzluftleitung (1) zur Einleitung verdichteter und vorgereinigter Einsatzluft in ein Rektifiziersystem zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, das mindestens eine Hochdrucksäule (2) und eine Niederdrucksäule (3) aufweist, • mit einer Zufuhrleitung (26) zur Einführung einer krypton- und xenonhaltigen Fraktion in eine Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24), • wobei die Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) eine Produktleitung (30) für ein Krypton-Xenon-Konzentrat aufweist, • mit einer Rohargonrektifikation (18, 19), die in Strömungsverbindung mit der Niederdrucksäule (2) steht und • mit einem Sumpfverdampfer (27), der einen Verdampfungsraum und einen Verflüssigungsraum aufweist, wobei der Verdampfungsraum des Sumpfverdampfers in Strömungsverbindung mit dem unteren Bereich der Krypton-Xenon-Anreicherungssäule (24) steht, gekennzeichnet durch • Mittel zur Einleitung eines argonangereicherten Dampfs (81, 82) aus einem Zwischenbereich des Rohargonrektifikation (18, 19) in den Verflüssigungsraum des zweiten Kondensator-Verdampfers (27).
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Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009014556A1 (de) 2009-03-24 2010-09-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Beheizung einer Trennkolonne
DE102009034979A1 (de) 2009-04-28 2010-11-04 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von gasförmigem Drucksauerstoff
EP2312248A1 (de) 2009-10-07 2011-04-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung Gewinnung von Drucksauerstoff und Krypton/Xenon
EP2458311A1 (de) 2010-11-25 2012-05-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102010052544A1 (de) 2010-11-25 2012-05-31 Linde Ag Verfahren zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2520886A1 (de) 2011-05-05 2012-11-07 Linde AG Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines gasförmigen Sauerstoff-Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2568242A1 (de) 2011-09-08 2013-03-13 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Stahl
EP2600090A1 (de) 2011-12-01 2013-06-05 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Drucksauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102011121314A1 (de) 2011-12-16 2013-06-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung eines gasförmigen Sauerstoff-Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102013017590A1 (de) 2013-10-22 2014-01-02 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Gewinnung eines Krypton und Xenon enthaltenden Fluids und hierfür eingerichtete Luftzerlegungsanlage
EP2784420A1 (de) 2013-03-26 2014-10-01 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Luftzerlegung und Luftzerlegungsanlage
WO2014154339A2 (de) 2013-03-26 2014-10-02 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur luftzerlegung und luftzerlegungsanlage
EP2801777A1 (de) 2013-05-08 2014-11-12 Linde Aktiengesellschaft Luftzerlegungsanlage mit Hauptverdichterantrieb
EP2963371A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur gewinnung eines druckgasprodukts durch tieftemperaturzerlegung von luft
EP2963367A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit variablem Energieverbrauch
EP2963369A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
EP2963370A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
CN108413706A (zh) * 2018-05-15 2018-08-17 瀚沫能源科技（上海）有限公司 一种氪氙浓缩和氖氦浓缩含循环氮气的整合装置及方法
CN114777420A (zh) * 2022-03-31 2022-07-22 中科瑞奥能源科技股份有限公司 氢体系中回收氩气和高纯甲烷的系统和方法
WO2023110142A1 (de) * 2021-12-13 2023-06-22 Linde Gmbh Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft und luftzerlegungsanlage

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009014556A1 (de) 2009-03-24 2010-09-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Beheizung einer Trennkolonne
DE102009034979A1 (de) 2009-04-28 2010-11-04 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von gasförmigem Drucksauerstoff
EP2312248A1 (de) 2009-10-07 2011-04-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung Gewinnung von Drucksauerstoff und Krypton/Xenon
EP2466236A1 (de) 2010-11-25 2012-06-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tiefemperaturzerlegung von Luft
DE102010052544A1 (de) 2010-11-25 2012-05-31 Linde Ag Verfahren zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102010052545A1 (de) 2010-11-25 2012-05-31 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2458311A1 (de) 2010-11-25 2012-05-30 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines gasförmigen Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2520886A1 (de) 2011-05-05 2012-11-07 Linde AG Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines gasförmigen Sauerstoff-Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2568242A1 (de) 2011-09-08 2013-03-13 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Stahl
DE102011112909A1 (de) 2011-09-08 2013-03-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Stahl
EP2600090A1 (de) 2011-12-01 2013-06-05 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Drucksauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
DE102011121314A1 (de) 2011-12-16 2013-06-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung eines gasförmigen Sauerstoff-Druckprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
EP2784420A1 (de) 2013-03-26 2014-10-01 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Luftzerlegung und Luftzerlegungsanlage
WO2014154339A2 (de) 2013-03-26 2014-10-02 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur luftzerlegung und luftzerlegungsanlage
EP2801777A1 (de) 2013-05-08 2014-11-12 Linde Aktiengesellschaft Luftzerlegungsanlage mit Hauptverdichterantrieb
DE102013017590A1 (de) 2013-10-22 2014-01-02 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Gewinnung eines Krypton und Xenon enthaltenden Fluids und hierfür eingerichtete Luftzerlegungsanlage
EP2963371A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur gewinnung eines druckgasprodukts durch tieftemperaturzerlegung von luft
EP2963367A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft mit variablem Energieverbrauch
EP2963369A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
EP2963370A1 (de) 2014-07-05 2016-01-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
WO2016005031A1 (de) 2014-07-05 2016-01-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft mit variablem energieverbrauch
CN108413706A (zh) * 2018-05-15 2018-08-17 瀚沫能源科技（上海）有限公司 一种氪氙浓缩和氖氦浓缩含循环氮气的整合装置及方法
CN108413706B (zh) * 2018-05-15 2023-10-03 瀚沫能源科技（上海）有限公司 一种氪氙浓缩和氖氦浓缩含循环氮气的整合装置及方法
WO2023110142A1 (de) * 2021-12-13 2023-06-22 Linde Gmbh Verfahren zur tieftemperaturzerlegung von luft und luftzerlegungsanlage
CN114777420A (zh) * 2022-03-31 2022-07-22 中科瑞奥能源科技股份有限公司 氢体系中回收氩气和高纯甲烷的系统和方法

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