DE60018331T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Xenon oder einem Gemisch von Krypton und Xenon aus Luft - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft die ökonomische Wiedergewinnung von Xenon oder Mischungen aus Xenon und Krypton aus Luft, die in einer kryogenen Lufttrennungsanlage verarbeitet wird.
- Die mittlere Konzentration seltener Gase in atmosphärischer Luft ist extrem klein. Zum Beispiel ist Xenon in Mengen von etwa 0,09 Parts per Million (ppm) anwesend, und Krypton ist in Mengen von etwa 1,1 ppm anwesend. Um Xenon und/oder Krypton aus Luft wiederzugewinnen, ist es nötig, große Luftvolumina zu verarbeiten. Eine Anlage zu bauen, die ausschließlich seltene Gase aus Luft produziert, wäre unter Verwendung der derzeitigen Technologie nicht ökonomisch.
- In der Praxis wird üblicherweise ein kleiner Strom, der in Xenon und/oder Mischungen aus Krypton und Xenon stärker konzentriert ist, aus einer Sauerstoffanlage zur weiteren Verarbeitung entnommen. Bedingt durch die Tatsache, dass Krypton und Xenon weniger flüchtig als Sauerstoff sind, liegt der Strom üblicherweise in Form einer flüssigen Sauerstoffspülung vor. Dieser Spülstrom wird dann durch Strippen eines Teils des Sauerstoffs in der Destillationssäule weiter konzentriert, um einen Xenon- oder einen Krypton- und Xenon-Rohstrom, zu erzeugen. Weil der Rohstrom andere, nicht-flüchtige Komponenten enthält, gibt es mehrere Faktoren, die den maximalen Konzentrationsgrad des Xenons im Rohstrom limitieren. Diese schließen unter anderem die Löslichkeit von Kohlendioxid (CO2), Löslichkeit von Stickoxid (N2O) und das untere Explosionslimit (LEL) der im Rohstrom anwesenden Kohlenwasserstoffe ein.
- Der Rohstrom wird anschließend einer Serie von Behandlungen unterworfen, um das Xenon oder eine Krypton-Xenon-Mischung vollständig zu reinigen, indem der Strom verdampft wird, der Strom behandelt wird, um die Kohlenwasserstoffe zu entfernen (übli cherweise durch chemische Reaktion), das Kohlendioxid, N2O und Wasser (üblicherweise durch Adsorption) zu entfernen und den Strom auf kryogene Temperatur, z. B. –290 °F (–180 °C), zur End-Destillation abzukühlen.
- Wegen der Kosten der Anlage zur Durchführung der großen Anzahl an Verfahrensschritten, die nötig sind, um das Xenon oder eine Krypton-Xenon-Mischung zu reinigen, ist die Xenonwiedergewinnung aus kleinen oder mittleren Sauerstoffanlagen (z. B. bis zu 1000 Tonnen (900 Tonnen) pro Tag) ökonomisch nicht attraktiv. Auf der anderen Seite ist die Anzahl kleiner oder mittlerer Sauerstoffanlagen, die entweder existieren oder im Begriff sind, gebaut zu werden oder kürzlich gebaut worden sind, relativ hoch, mit potenziell große Mengen Xenon, und/oder Krypton und Xenon das derzeit nicht gewonnen wird. Es ist daher das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen ökonomisch attraktiven Weg zur Wiedergewinnung von Xenon, und/oder Krypton und Xenon aus bestehenden Sauerstoffanlagen zur Verfügung zu stellen.
- Es gibt im Stand der Technik bezüglich den Themen der Ökonomie der Herstellung von Xenon und/oder Krypton-Xenon-Mischungen als Funktion der Größe einer Lufttrennungsanlage keine Offenbarung. Im gesamten Stand der Technik, der die Xenon- oder Krypton-Xenon-Mischungswiedergewinnung betrifft, wird davon ausgegangen, dass ein Wiedergewinnungs- und Reinigungssystem gebaut werden muss. Der Stand der Technik beschreibt nur technische Details und mögliche Vorteile zahlreicher Wiedergewinnungssysteme.
- US-A-3,191,393 beschreibt eine Krypton/Xenon-Trennung und ein Verfahren bestehend aus einer Initial-(Roh-)Destillationssäule, einem katalytischen Reaktor, einem Kohlendioxidtrenner und -trockner, einem Chargendestilliergerät und den nötigen Wärmeaustauschern.
- Ein ähnliches Verfahren mit einer zusätzlichen Destillationssäule zur Abtrennung von Methan wird in US-A-4,421,536 beschrieben. Das charakteristische Merkmal von US-A-4,421,536 ist, dass ein flüssiger Sauerstoffbeschickungsstrom in einer ersten Konzentrationssäule rektifiziert und konzentriert wird, um eine konzentrierte Flüssigkeit zu ergeben, die eine relativ niedrige Methankonzentration aufweist. Die konzentrierte Flüssigkeit wird durch den Kontakt mit Sauerstoffgas in einer Methanspülsäule Methan-gestrippt, um die Methankonzentration zu reduzieren, wobei die resultierende Methan-gespülte Flüssigkeit anschließend verdampft wird und katalytischer Verbrennung unterworfen wird, um Wasser und Kohlendioxid zu generieren. Das Wasser und Kohlendioxid wird vom katalytischen Verbrennungsprodukt adsorbiert und anschließend wird eine Krypton- und Xenonmischung vom gereinigten Gas in einer zweiten Konzentrationssäule getrennt.
- US-A-3,596,471 offenbart ein Verfahren zur Wiedergewinnung einer Mischung aus Krypton und Xenon aus Luft mit einem Argonstripper. Andere Teile dieses Verfahrens schließen einen Kohlenwasserstoffreaktor, einen CO2-Trenner und -Trockner und eine kontinuierliche Destillationssäule zur finalen Reinigung ein.
- US-A-3,609,983 offenbart ein Krypton-Xenon-Wiedergewinnungssystem, das ein Zweistufen-Destillationsverfahren, Kohlenwasserstoffverunreinigungsentfernung durch Adsorption und katalytische Verbrennung verwendet, wobei das resultierende Wasser und Kohlendioxid in Wärmeaustauschern ausgefroren wird.
- US-A-4,384,867 beschreibt ein komplexeres Verfahren zur Gewinnung von Krypton und Xenon, wobei zusätzlich zu Krypton und Xenon ein flüssiger Sauerstoffstrom produziert wird und ein Argonrecyclestrom verwendet wird, um die nötige Wärme zur Rektifikation zur Verfügung zu stellen.
- US-A-4,401,448 und US-A-5,067,976 offenbaren Lufttrennungsverfahren für die Herstellung von Krypton und Xenon, wobei die Rohmischung aus der ersten Destillationssäule weiter konzentriert wird, unter Verwendung einer Mischungssäule mit einem Beschickungsstrom, der weiterhin Stickstoff enthält. Daher werden die seltenen Gase (zusammen mit den Kohlenwasserstoffen) sicher in einer Stickstoff-, anstatt Sauerstoffumgebung konzentriert.
- US-A-3,751,934, US-A-3,768,270, US-A-3,779,028, US-A-4,586,528, US-A-4,647,229, US-A-5,122,173, US-A-5,309,719 und US-A-5,313,802 offenbaren zahlreiche Verfahren zur Entfernung von Kohlenwasserstoffen, so dass diese sich nicht zusammen mit Krypton und Xenon am Boden der Rohsäule in einer großen Menge anreichern. Die Konzentrationskontrolle wird durch die Reduzierung des Refluxverhältnisses in der Rohdestillationssäule realisiert, indem der einfache Beschickungsstrom zur Säule mit zahlreichen Kombinationen, multiplen Beschickungsströmen und/oder Umgehungen ersetzt wird. Dies erlaubt, dass das meiste des Methans gestrippt wird und die Rohsäule mit dem Spitzendampf belassen wird, während Krypton und Xenon im Bodenprodukt zurückgehalten werden. Des Weiteren werden Kohlenwasserstoffadsorber zur Entfernung schwerer Kohlenwasserstoffe diskutiert.
- US-A-3,768,270 offenbart z. B. die Herstellung eines Krypton/Xenon-Konzentrats durch das Durchleiten von Sauerstoffdampf aus einer Lufttrennungseinheit in eine Rektifikationssäule mit einer oberen Sektion und einer tieferen Sektion mit einem Verhältnis der Fächerzahl in der oberen Sektion zur Fächeranzahl in der tieferen Sektion im Bereich von 6 bis 12. Ein kleiner Anteil des Sauerstoffdampfes wird durch Verdampfung einer kleinen flüssigen Sauerstofffraktion zur Verfügung gestellt, der die meisten Verunreinigungen enthält, die aus der Lufttrennungseinheit entnommen werden.
- Als weitere Veranschaulichung offenbart US-A-5,122,173 ein Verfahren, in dem der Krypton- und Xenongehalt und die Methanentfernung aus einem flüssigen Sauerstoffstrom simultan durch das Betreiben einer Krypton/Xenon-kryogen Destillationssäule maximiert werden, so dass das Verhältnis Flüssigkeit zu Dampf in einer Sauerstoff anreichernden Sektion der Säule im Bereich von 0,05 bis 0,2 ist. Der flüssige Sauerstoffbeschickungsstrom zur Säule wurde aus dem Haupt-Destillationssäulensystem aus einer Lufttrennungseinheit entnommen und durch einen Kohlenwasserstoffadsorber geschickt, um C2+-Kohlenwasserstoffe und Stickoxide zu entfernen.
- Kein Stand der Technik beschreibt ein ökonomisches Verfahren zur Wiedergewinnung von Xenon und/oder Mischungen aus Krypton und Xenon aus Sauerstoffanlagen kleiner und mittlerer Größe.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zur Wiedergewinnung von Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon aus Luft, in dem mindestens ein sau erstoff-angereicherter Strom aus einer Lufttrennungsanlage entnommen wird, wobei der Sauerstoffstrom zusätzlich zu Krypton und Xenon, Kohlendioxid, Stickoxid und Kohlenwasserstoffe enthält, wobei das Kohlendioxid und Stickoxid aus dem Strom entnommen wird und danach das Xenon oder eine Mischung aus Krypton und Xenon konzentriert werden, um einen sauerstoff-angereicherten Dampfstrom zu produzieren und einen Xenon- oder Krypton-Xenon-angereicherten Flüssigstrom, wobei die Flüssigkeit verdampft wird, um einen mit Xenon oder mit einer Krypton-Xenon-Mischung angereicherten Dampf zu produzieren, der angereicherte Dampf gesammelt wird und der angereicherte Dampf zu einer zentralen Reinigungsanlage zur Endbehandlung transportiert wird.
- In ihrem Verfahrensaspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon in einem flüssigen Sauerstoffbeschickungsstrom aus einer Kryogenlufttrennungsanlage bereit, die maximal 1000 Tonnen (900 Tonnen) Sauerstoff pro Tag produziert, der zusätzlich zu Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon, Spurenmengen an Kohlendioxid, Stickoxid und Kohlenwasserstoffen enthält, umfassend die Schritte:
Behandeln des flüssigen Sauerstoffbeschickungsstroms, um das Kohlendioxid und Stickoxid vollständig daraus zu entfernen;
Unterwerfen des flüssigen Sauerstoffstroms nach dem Entfernen des Kohlendioxids und Stickoxids, unter einen weiteren Verfahrensschritt, um einen Sauerstoff angereicherten Dampfstrom und einen flüssigen Strom zu produzieren, angereichert in Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon und enthaltend Methan und C2+-Kohlenwasserstoffe;
Verdampfen des flüssigen Stroms, der mit Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon angereichert ist; und
Transportieren des verdampften Stromes zu einer zentralen Reinigungsanlage zur Verarbeitungsanlage zur Verarbeitung in ein kommerzielles Produkt. - In ihrem Vorrichtungsaspekt stellt die Erfindung ein System zur Verfügung, zur Wiedergewinnung von Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon aus Luft durch ein Verfahren der Erfindung, umfassend in Kombination:
eine Kryolufttrennungsanlage (101 ), die höchstens 900 Tonnen, 1000 Tonnen, (900 Tonnen) Sauerstoff pro Tag produziert und einen flüssigen Sauerstoffbeschickungsstrom zur Verfügung stellt;
Mittel zur Entfernung von Kohlendioxid und Stickoxid zur Behandlung des flüssigen Sauerstoffbeschickungsstroms, um Kohlendioxid und Stickstoffoxid daraus vollständig zu entfernen;
Trennungsmittel, um einen flüssigen Strom aus den/dem Mittel(n) zur Entfernung von Kohlendioxid und Stickoxid, in einen Sauerstoff angereicherten Dampfstrom und einen flüssigen Strom, angereichert mit Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon und enthaltend Kohlenwasserstoffe, zu trennen;
Leitungsmittel zur Beschickung des Beschickungsstroms aus den/dem Mittel(n) zur Entfernung von Kohlendioxid und Stickoxid zu den Trennungsmitteln; und
Leitungsmittel, um den flüssigen Strom aus den Trennungsmitteln zur weiteren Verarbeitung abzuziehen;
Verdampfungsmittel, um den flüssigen Strom, der mit Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon angereichert ist, zu verdampfen, und
Transportmittel, um die verdampfte Flüssigkeit zum Transport zu einer Verarbeitungsanlage zu sammeln. - Nachfolgend steht eine Beschreibung einer momentan bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch Illustration und mit Bezug zu der Zeichnung. Die einzelne Abbildung der Zeichnung ist eine schematische Darstellung des Verfahrens und des Geräts gemäß der bevorzugten Ausführungsform.
- Bezugnehmend auf die Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen mit
100 gezeigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein flüssiger Sauerstoffstrom, der Xenon oder Mischungen aus Krypton und Xenon und andere Komponenten enthält, einschließlich aber nicht begrenzt auf Argon, Stickstoff, Kohlendioxid, Stickoxid und Kohlenwasserstoffe, entnommen aus dem Teil einer einfachen oder dualen Destillationssäule, wo mehr als 95 %, vorzugsweise mehr als 99 % Sauerstoff in der Flüssigkeit ist, z. B. Destillationssäule101 einer konventionellen kryogenen Lufttrennungsanlage. Solche Anlagen sind im Fach gut bekannt und werden z. B. durch eine klassische Doppelsäule, durch Linde 1910 gebaut, offenbart und werden extensiv in der Kryotechnologie-Literatur, z. B. im Buch "Die Trennung von Gasen" von M. Ruhemann, Oxford University Press, Second Edition, London 1949, Seite 158, oder in der Encyclopedia of Separation Technology, Hrsg.: Douglas M. Ruthven, John Wiley & Sons, 1997, Vol. 1, unter "Cryogenic Distillation" beschrieben, beide Literaturstellen werden hier durch Verweis aufgenommen. - Der flüssige Sauerstoffstrom wird über Leitung
103 zu einem Kohlendioxid- und Stickoxid-Entfernungssystem104 geleitet. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt das Kohlendioxid- und Stickoxid-Entfernungssystem ein Paar Kryoadsorptionsgeräte105 und106 ein. Die Kryoadsorptionssysteme sind von Air Products and Chemicals Inc. in Allentown, Pennsylvania, erhältlich. - Der die Kohlendioxid- und Stickoxid-Entfernungssektion
104 verlassende Strom wird über Leitung107 zu einer Destillationssäule113 geleitet. Der Strom, der in Leitung107 angegeben wird, kann in die Unterströme, die als108 und111 gezeigt werden, aufgeteilt werden, die an verschiedenen Stellen in der Säule113 gespeist werden können. Die Aufteilung des Stroms107 in108 und111 wird vorgenommen, um das Flüssigkeit-zu-Dampf-(L/V)-Verhältnis in Säule113 einzustellen. Dies erlaubt das Betreiben von Säule113 in einer Weise, dass flüchtige Kohlenwasserstoffe (Methan) die Säule113 mit dem Spitzendampf115 (Flüssigkeit-zu-Dampf-Verhältnis muss tief genug sein) verlassen. Auf der anderen Seite, wenn Krypton wiedergewonnen wird, ist L/V hoch genug um zu verhindern, dass Krypton mit dem Dampf115 entweicht. Säule113 enthält Massentransfergeräte (wie als Böden oder Packungen), entsprechend 5 bis 10 theoretischen Stufen. - Säule
113 führt zu einem sauerstoff-angereicherten Dampf, der von der Spitze der Säule mit Leitung115 entnommen wird. Eine mit Xenon oder mit Krypton und Xenon angereicherte Flüssigkeit wird vom Boden der Säule113 über Leitung117 entnommen und durch einen Wärmeaustauscher119 geleitet, wo sie verdampft wird, um ein in Xenon oder einer Krypton-Xenon-Mischung angereichertes Gas zu bilden, und mit Leitung121 entnommen wird. Der Dampf in Leitung121 kann anschließend in Gaszylindern oder einem Röhren-Container, wie er in123 gezeigt ist, gesammelt werden für den Transport zu einem zentra len Ort, um den Dampf weiter zu verarbeiten, zur Konzentration und/oder Reinigung von Xenon oder Mischung aus Krypton und Xenon für kommerzielle Zwecke. - In Tabelle 1 wird ein Beispiel eines Schemas gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, das dazu verwendet wird, Xenon und Krypton aus einem flüssigen Sauerstoffstrom in einer Sauerstoffanlage wiederzugewinnen, die dazu verwendet wird, 700 Tonnen (630 Tonnen) Sauerstoffprodukt pro Tag zu produzieren.
- Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass der Endstrom, der als
121 angegeben ist, sowohl mit Krypton als auch mit Xenon angereichert ist, die zur weiteren Verarbeitung gesammelt werden können, um ein kommerzielles Produkt zu ergeben. - Im Fall, dass nur Xenon wiedergewonnen werden soll, können das Verfahren und das Gerät der Erfindung durch das Ersetzen der Destillationssäule
113 mit einem Partialverdampfergerät modifiziert werden. Solche Geräte sind wohl bekannt. - Es ist auch innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, partielle Kondensation als Mittel zur Wiedergewinnung der Edelgasfraktion aus dem flüssigen Sauerstoffstrom
107 zu verwenden, der vor der partiellen Kondensation verdampft wird. - Der wichtigste Nutzen der vorliegenden Erfindung ist, dass sie es einem Verwender ermöglicht, Xenon oder eine Mischung aus Krypton und Xenon aus Sauerstoffanlagen kleiner und mittlerer Größe in einer ökonomischen Weise wiederzugewinnen. Weil das Kohlendioxid und Stickoxid stromaufwärts der Roh-Destillationssäule
113 entnommen werden, können Krypton und Xenon auf einen viel höheren Grad konzentriert werden als in konventionellen Anlagen, wobei die Kohlenwasserstoffgehalte noch substantiell unter dem unteren Explosionslimit (LEL) liegen. Dies ermöglicht es, dass der Transport des Konzentrats weniger kostspielig ist und die Verwendung eines zentralen Reinigungssystems ökonomisch attraktiv wird. Auf der anderen Seite ist zusätzliche Konzentration des Xenons oder einer Krypton-Xenon-Mischung kein wichtiger ökonomischer Vorteil, wenn die Mischung nicht transportiert werden muss, das heißt, wenn die Endreinigungsanlage mit der Roh-Reinigungseinheit verbunden ist.
Claims (13)
- Verfahren zur Wiedergewinnung von Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon in einem flüssigen Sauerstoffbeschickungsstrom (
103 ), aus einer Kryolufttrennungsanlage (101 ), die maximal 900 Tonnen (1000 Tonnen) Sauerstoff pro Tag produziert, der zusätzlich zu Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon, Spurenmengen an Kohlendioxid, Stickoxid und Kohlenwasserstoffen enthält, umfassend die Schritte: Behandeln (104 ) des flüssigen Sauerstoffbeschickungsstroms (103 ), um das Kohlendioxid und Stickoxid vollständig daraus zu entfernen; Unterwerfen des flüssigen Sauerstoffstroms (107 ) nach der Entfernung des Kohlendioxids und Stickoxids, einem weiteren Verfahrensschritt (113 ), um einen Sauerstoff angereicherten Dampfstrom (115 ) und einen flüssigen Strom (117 ) zu produzieren, angereichert in Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon, worin der angereicherte flüssige Strom (117 ) Methan und C2+-Kohlenwasserstoffe enthält und verdampft wird (119 ); und der verdampfte Strom zum Verarbeiten zu einem kommerziellen Produkt zu einer zentralen Reinigungsanlage transportiert wird (123 ). - Verfahren nach Anspruch 1, worin der weitere Verfahrensschritt des Beschickungsstroms nach Kohlendioxid- und Stickoxidentfernung aus Destillation (
113 ) besteht. - Verfahren nach Anspruch 2, worin die Xenonkonzentration erhöht wird, dadurch dass das Flüssig-zu-Dampf-Verhältniss in der Säule (
113 ) niedrig genug gehalten wird, damit Methan im Sauerstoff angereicherten Dampfstrom (115 ) entfernt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, worin der weitere Verfahrensschritt des Beschickungsstroms nach Entfernung des Kohlendioxids und des Stickoxids aus partieller Verdampfung besteht.
- Verfahren nach Anspruch 1, worin der weitere Verfahrensschritt des Beschickungsstroms nach Entfernung des Kohlendioxids und des Stickoxids aus Verdampfung und partieller Kondensation besteht.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Schritt zur Entfernung von Kohlendioxid und Stickstoffoxiden mittels Kryoadsorption erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der flüssige Sauerstoffbeschickungsstrom (
103 ) mehr als 95 % Sauerstoff enthält. - Verfahren nach Anspruch 7, worin der flüssige Sauerstoffbeschickungsstrom (
103 ) mehr als 99 % Sauerstoff enthält. - System zur Wiedergewinnung von Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon aus Luft durch ein Verfahren, wie es in Anspruch 1 definiert ist, umfassend in Kombination: eine Kryolufttrennungsanlage (
101 ), die höchstens 900 Tonnen (1000 Tonnen) Sauerstoff pro Tag produziert und einen flüssigen Sauerstoffbeschickungsstrom (103 ) zur Verfügung stellt; Mittel zur Entfernung von Verunreinigungen (104 ) zur Behandlung des flüssigen Sauerstoffbeschickungsstroms, um Kohlendioxid und Stickstoffoxid daraus vollständig zu entfernen; Trennungsmittel (113 ), um einen flüssigen Strom aus den/dem Mittel(n) zur Entfernung von Verunreinigungen (104 ) in einen Sauerstoff angereicherten Dampfstrom und einen flüssigen Strom, angereichert mit Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon, zu trennen; Leitungsmittel (107 ,108 ,111 ) zur Beschickung des Beschickungsstroms aus den/dem Mittel(n) zur Entfernung von Verunreinigungen (104 ) zu den Trennungsmitteln (113 ); und Leitungsmittel (117 ), um den flüssigen Strom aus den Trennungsmitteln zur weiteren Verarbeitung abzuziehen; Verdampfungsmittel (119 ), um die abgezogene Flüssigkeit, die mit Xenon oder einer Mischung aus Krypton und Xenon angereichert ist, zu verdampfen und Transportmittel (121 ,123 ), um die verdampfte Flüssigkeit zum Transport zu einer Verarbeitungsanlage zu sammeln. - System nach Anspruch 9, worin die Mittel zur Entfernung von Kohlendioxid und Stickoxiden (
104 ) ein Kryoadsorptionssystem (105 ,106 ) umfassen. - System nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, worin das Trennungsmittel (
113 ) eine Destillationssäule ist. - System nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, worin das Trennungsmittel (
113 ) ein Mittel zur partiellen Verdampfung ist. - System nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, worin das Trennungsmittel (
113 ) ein Mittel zur Verdampfung und partiellen Kondensation ist.
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Publications (2)
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EP (1) | EP1067346B1 (de) |
AT (1) | ATE290195T1 (de) |
DE (1) | DE60018331T2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014011226A1 (de) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Xenon Holding Gmbh | Xenon-Gewinnung aus ethanreichen Flüssigkeiten und Gasen |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6378333B1 (en) * | 2001-02-16 | 2002-04-30 | Praxair Technology, Inc. | Cryogenic system for producing xenon employing a xenon concentrator column |
US6735980B2 (en) | 2002-01-04 | 2004-05-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Recovery of krypton and xenon |
EP2312248A1 (de) * | 2009-10-07 | 2011-04-20 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung Gewinnung von Drucksauerstoff und Krypton/Xenon |
EP3026380A1 (de) * | 2014-11-27 | 2016-06-01 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Ausschleusen schwerer als Sauer- stoff flüchtiger Komponenten aus einer Luftzerlegungsanlage |
CN109279587A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-29 | 瀚沫能源科技(上海)有限公司 | 一种液氧中浓缩氪氙浓缩物的设备及其方法 |
US12104850B2 (en) | 2021-05-06 | 2024-10-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Fluid recovery process and apparatus for xenon and or krypton recovery |
CN114353434A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-04-15 | 杭州制氧机集团股份有限公司 | 一种低温精馏浓缩氪氙的装置及方法 |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE485214A (de) * | 1947-10-28 | 1900-01-01 | ||
US3191393A (en) * | 1959-12-30 | 1965-06-29 | Air Reduction | Krypton-xenon separation from a gas mixture |
DE1667639A1 (de) * | 1968-03-15 | 1971-07-08 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zum Gewinnen eines Krypton-Xenon-Gemisches aus Luft |
US3609983A (en) * | 1968-05-16 | 1971-10-05 | Air Reduction | Krypton-xenon recovery system and process |
GB1371327A (en) * | 1970-10-12 | 1974-10-23 | British Oxygen Co Ltd | Air separation |
DE2055099A1 (de) * | 1970-11-10 | 1972-05-18 | Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Anreicherung von Krypton und Xenon in Luftzerlegungsanlagen |
GB1367625A (en) * | 1970-11-27 | 1974-09-18 | British Oxygen Co Ltd | Air separation |
US3944646A (en) * | 1972-05-11 | 1976-03-16 | Union Carbide Corporation | Radioactive krypton gas separation |
JPS5743186A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-11 | Nippon Oxygen Co Ltd | Production of krypton and xenon |
JPS5743185A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-11 | Nippon Oxygen Co Ltd | Production of krypton and xenon |
US4401448A (en) * | 1982-05-24 | 1983-08-30 | Union Carbide Corporation | Air separation process for the production of krypton and xenon |
US4647299A (en) * | 1984-08-16 | 1987-03-03 | Union Carbide Corporation | Process to produce an oxygen-free krypton-xenon concentrate |
US4568528A (en) * | 1984-08-16 | 1986-02-04 | Union Carbide Corporation | Process to produce a krypton-xenon concentrate and a gaseous oxygen product |
JP2794048B2 (ja) * | 1990-10-13 | 1998-09-03 | 共同酸素株式会社 | キセノン濃度調整方法 |
US5069698A (en) * | 1990-11-06 | 1991-12-03 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Xenon production system |
US5122173A (en) * | 1991-02-05 | 1992-06-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Cryogenic production of krypton and xenon from air |
US5067976A (en) * | 1991-02-05 | 1991-11-26 | Air Products And Chemicals, Inc. | Cryogenic process for the production of an oxygen-free and methane-free, krypton/xenon product |
US5309719A (en) * | 1993-02-16 | 1994-05-10 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process to produce a krypton/xenon enriched stream from a cryogenic nitrogen generator |
US5313802A (en) * | 1993-02-16 | 1994-05-24 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process to produce a krypton/xenon enriched stream directly from the main air distillation column |
DE19852020A1 (de) * | 1998-08-06 | 2000-02-10 | Linde Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Tieftemperaturzerlegung von Luft |
-
1999
- 1999-07-08 US US09/349,895 patent/US6164089A/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-07-03 DE DE60018331T patent/DE60018331T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-07-03 AT AT00305612T patent/ATE290195T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-07-03 EP EP00305612A patent/EP1067346B1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014011226A1 (de) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Xenon Holding Gmbh | Xenon-Gewinnung aus ethanreichen Flüssigkeiten und Gasen |
DE102014011226B4 (de) * | 2014-07-29 | 2016-02-11 | Xenon Holding Gmbh | Xenon-Gewinnung aus ethanreichen Flüssigkeiten und Gasen |
Also Published As
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---|---|
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