EP4189311A1 - Method and plant for conducting an industrial process - Google Patents

Method and plant for conducting an industrial process

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Publication number
EP4189311A1
EP4189311A1 EP21739562.3A EP21739562A EP4189311A1 EP 4189311 A1 EP4189311 A1 EP 4189311A1 EP 21739562 A EP21739562 A EP 21739562A EP 4189311 A1 EP4189311 A1 EP 4189311A1
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EP
European Patent Office
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rectification
subjected
argon
impure argon
heat exchange
Prior art date
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Pending
Application number
EP21739562.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Schwenk
Dimitri GOLUBEV
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Filing date
Publication date
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    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop

Definitions

  • the present invention relates to a method for carrying out an industrial process and a corresponding system according to the respective preambles of the independent patent claims.
  • Pure argon is required for various purposes, for example the semiconductor industry. Pure argon is used in particular to provide inert gas atmospheres, especially in cases where nitrogen proves to be too reactive. For example, nitrogen can lead to the undesirable formation of metal nitrides in sputtering processes.
  • the present invention is not restricted by the specific use of argon, but can be used in a large number of industrial processes, for example also in the field of melting metallurgy or as an inert gas or flushing gas for heat treatment.
  • the pure argon is, in particular, so-called argon 6.0 with a purity of at least 99.9999%.
  • Such pure argon typically contains less than 0.5 ppm nitrogen, 0.5 ppm oxygen, 0.5 ppm water, 0.1 ppm hydrocarbons, 0.1 ppm carbon monoxide, 0.1 ppm carbon dioxide and 0.5 ppm hydrogen as secondary components .
  • argon is mentioned in general below, this also includes, in addition to pure argon, mixtures that are rich in argon but also have corresponding secondary components, as long as the argon content is more than 50%, 75%, 80%, 90%, 95 %, 99%, 99.9%, 99.99%, 99.999%. All percentages refer here in particular to mole percent or volume percent.
  • Argon can be produced as an air product in a liquid or gaseous state by low-temperature separation of air in an air separation plant and subsequent purification, as for example at H.-W. Häring (ed.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, in particular Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification”. Production can take place on site, i.e. at the point of consumption, for example in a semiconductor factory, or it can be transported in a suitable form to the place of consumption.
  • DE 10 2018006 002 B3 therefore proposes a method for recycling argon from an industrial process, in which the argon previously used in the industrial process is processed using low-temperature separation.
  • a further embodiment of a corresponding method is disclosed in US Pat. No. 5,706,674 A.
  • FR 1 478 995 A relates to the separation of components of a gas mixture such as air by rectification and in particular to a process for separating nitrogen and oxygen in a single rectification column, the refrigerant of which consists in part of compressed liquefied air.
  • a method for recovering and purifying argon is known from EP 0 761 596 A1, in which the energy consumption is said to be low due to simple steps.
  • This method includes: a first step of reacting impure argon gas with hydrogen gas so that oxygen contained in the impure argon gas is converted into water, thereby substantially removing oxygen from the impure argon gas; a second step of introducing the impure argon gas into an adsorption device, the adsorption device being caused to adsorb water and carbon dioxide contained in the impure argon gas, thereby substantially removing the water and carbon dioxide from the impure argon gas; and a third step in which the impure argon gas is subjected to low-temperature liquefaction and the liquefied argon is introduced into a rectifier, the rectifier being caused to remove low-boiling point impurity components and high-boiling point impurity components contained in the impure argon gas , to be removed by purification and separation,
  • a stream containing at least 93 mol % oxygen is fed from an adsorptive air separation plant to a purification device which comprises a heat exchanger and a cryogenic distillation column, and the stream is cooled in the heat exchanger and separated in the cryogenic distillation column.
  • the present invention sets itself the task of improving the processing of argon from corresponding industrial processes.
  • the present invention solves this problem by a method for carrying out an industrial process and a corresponding system according to the respective preambles of the independent patent claims.
  • Configurations are the subject matter of the dependent patent claims and the following description, with explanations relating to the method and its configurations applying in the same way to a corresponding system and its configurations.
  • a “condenser evaporator” refers to a heat exchanger in which a first, condensing fluid stream enters into indirect heat exchange with a second, evaporating fluid stream.
  • Each condenser evaporator has a condensing space and an evaporating space.
  • Condensation and evaporation chambers have liquefaction and evaporation passages. The condensation (liquefaction) of the first fluid stream is carried out in the liquefaction chamber, and the evaporation of the second fluid stream is carried out in the evaporation chamber.
  • the evaporating and condensing spaces are formed by groups of passages which are in heat exchange relationship with each other.
  • the main condenser which connects a high-pressure column and a low-pressure column of an air separation plant in a heat-exchanging manner, is designed as a condenser evaporator.
  • the main condenser can be designed in particular as a single-stage or multi-stage bath evaporator, in particular as a cascade evaporator (as described, for example, in EP 1 287302 B1), or else as a falling film evaporator.
  • the main condenser can be formed by a single heat exchanger block or by several heat exchanger blocks arranged in a common pressure vessel.
  • Corresponding condenser evaporators can also be used within the scope of the present invention, in particular as top condensers.
  • a liquid or two-phase stream is pushed through the evaporation space by its own pressure and partially evaporated there.
  • This pressure is generated, for example, by a liquid column in the supply line to the evaporation chamber (the height of this liquid column corresponds to the pressure loss in the evaporation chamber) or by throttling the liquid flow to a lower pressure level.
  • Liquids and gases can be rich or poor in one or more components, where "rich” means a content of at least 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99, 9% or 99.99% and “poor” can stand for a content of at most 50%, 25%, 10%, 5%, 1%, 0.1% or 0.01% on a mole, weight or volume basis .
  • the term "predominantly” may correspond to the definition of "rich”.
  • Liquids and gases can also be enriched or depleted in one or more components, these terms referring to a content in a starting liquid or a starting gas from which the liquid or gas was obtained.
  • the liquid or the gas is "enriched” if this or this at least 1.1 times, 1.5 times, 2 times, 5 times, 10 times, 100 times or 1,000 times the content, and ""depleted” if it contains at most 0.9, 0.5, 0.1, 0.01 or 0.001 times the content of a corresponding component, based on the starting liquid or the starting gas. If, for example, “oxygen” or “nitrogen” is mentioned here, this also includes a liquid or a gas that is rich in oxygen or nitrogen, but does not necessarily have to consist exclusively of them.
  • pressure level and "temperature level” to characterize pressures and temperatures, which is intended to express the fact that corresponding pressures and temperatures in a corresponding system do not have to be used in the form of exact pressure or temperature values in order to to realize the inventive concept.
  • pressures and temperatures typically vary within certain ranges, for example, ⁇ 1%, 5%, or 10% about an average value.
  • Corresponding pressure levels and temperature levels can be in disjoint areas or in areas that overlap one another. In particular, for example, pressure levels include unavoidable or expected pressure losses. The same applies to temperature levels.
  • the pressure levels given here in bar are absolute pressures.
  • impure argon is carried out from a process step of the type explained above and that Impure argon or a portion thereof is subjected to processing to obtain pure argon.
  • the pure argon or a part thereof is finally returned to the process step, with the processing comprising compression, heat exchange and rectification in a rectification column which has a bottom evaporator and a top condenser.
  • the pure argon is obtained as the bottom product of the rectification column, more volatile components, but in particular not less volatile components, being separated from the impure argon in the rectification column to obtain the pure argon.
  • the rectification column is, in particular, a single rectification column that is not coupled in series with other rectification columns, with “serial coupling” being understood to mean that a fluid that is obtained by separation in a first rectification column is fed into a further rectification column .
  • the present process differs from that disclosed in US Pat. No. 5,706,674 by using a single rectification column.
  • the impure argon can generally be oxygen-free or essentially oxygen-free impure argon, but also impure argon containing oxygen to a certain extent.
  • the oxygen can be catalytically converted with hydrogen to form water, with the water then being separated from the impure argon.
  • the impure argon discharged from the process step, or a portion thereof, is subjected to compression, heat exchange with other streams explained below with cooling, and at least partial condensation in the bottom evaporator to obtain an impure argon condensate.
  • a first part of the impure argon condensate is fed into the rectification column in condensed form and a second part is subjected to evaporation in the top condenser.
  • the vaporized second portion of the impure argon condensate or a portion thereof is fed back to the rectification as a circulating stream.
  • the use of the circulating stream enables a significant reduction in the achievable residual levels of carbon monoxide.
  • the present invention proposes that the recycle stream is subjected to at least a part of the compression together with the impure argon discharged from the process step or the part thereof subjected to compression.
  • a combination with the impure argon from the process step can take place upstream or in the compressor that is used in this compression, the latter for example by feeding between different compressor stages of a multi-stage compressor or a screw compressor.
  • the present invention makes it possible to dispense with a separate compressor and thus creates a low-maintenance and cost-effective method.
  • impure argon can contain oxygen.
  • the impure argon can be subjected to a catalytic conversion of at least part of the oxygen with hydrogen to form water of a type known in principle (so-called “DeOxo”) and then at least part of the processing.
  • the water can be separated off at least in part, in particular by condensing out, if necessary, with a remainder of the impure argon being able to be subjected at least in part to the treatment.
  • this remaining residue can be subjected to an adsorptive process before the actual treatment to remove unwanted components that interfere with the treatment (above all CO2), in particular a thermal swing adsorption using molecular sieves.
  • an adsorptive process before the actual treatment to remove unwanted components that interfere with the treatment (above all CO2), in particular a thermal swing adsorption using molecular sieves.
  • residual amounts of water that have not been separated can be removed. If no separate removal of water, for example by condensation, is carried out after the catalytic conversion, the entire mixture obtained in the catalytic conversion can also be subjected to the adsorptive process.
  • the pure argon is provided using a bottom product formed in the rectification, the bottom product formed in the rectification or a part thereof being subjected to heat exchange with the previously explained impure argon fed in and in particular also the circulating stream combined therewith.
  • the bottom product formed in the rectification or the part thereof which is subjected to heat exchange with heating is subjected to evaporation in the top condenser after removal and before heating.
  • the vaporization of the condensed impure argon used as the circulating flow can also take place in the heat exchanger block.
  • the bottom product formed in the rectification or the part thereof which is subjected to the heat exchange with heating can, after removal from the rectification column and before evaporation in the top condenser, be throttled in particular to a pressure level which is based on a target temperature (of the bottom product or of said portion) after evaporation in the top condenser.
  • This configuration serves in particular to maintain the pressure in the rectification column, specifically by appropriately adjusting the overheating of the argon product (to be evaporated in the top condenser) at the outlet of the top condenser.
  • the pressure is determined in particular by means of a corresponding TIC control (which adjusts a corresponding valve and records the temperature of the evaporated fluid).
  • the pressure in the column depends on the selected temperature difference for the particular design of the top condenser. Furthermore, heat exchange can be performed before and after evaporation in the top condenser. In other words, a condensed stream of material fed to the top condenser can be subjected to a heat exchange in a corresponding heat exchanger (subcooler) with an evaporated stream of material drawn off from the top condenser, i.e. a heat exchange of the same fluid “with itself” takes place.
  • the top condenser can be designed as a bath evaporator, the bottom product formed in the rectification or the part thereof which is subjected to evaporation in the top condenser being fed into a liquid bath of the top condenser. In this case, the evaporation takes place in a liquid bath in which a heat exchanger block is arranged at least partially submerged.
  • the top condenser can also be designed as a forced-feed condenser evaporator, the bottom product formed in the rectification or the part thereof which is subjected to evaporation in the head condenser being forced through passages in the head condenser without being fed into a liquid bath.
  • a top gas formed in the rectification can be condensed in particular in the top condenser and then returned to a first portion as reflux in the rectification and a second portion subjected to heat exchange with heating and removed from the process (as residual gas).
  • the condensation in the top condenser can in particular also take place in corresponding (separate) passages of the heat exchanger block mentioned, which is designed, for example, as a forced-guide condenser evaporator.
  • the treatment mentioned several times can in particular include adsorptive purification to remove moisture and carbon dioxide, in particular temperature swing adsorption, with the second portion of the top gas formed in the rectification, which is subjected to the heat exchange with heating and is carried out from the process, after heating and before its removal from the process, can be used in part or in full as regeneration gas in adsorptive purification.
  • heating can also take place.
  • the circulating stream can be combined with the impure argon discharged from the process step or with the part thereof subjected to compression upstream of the compression or in the compression.
  • this circulatory flow can be throttled in particular to an inlet pressure of the compressor used, in the latter case, which can include in particular the feed between different compressor stages or via an intermediate feed in a screw compressor, a corresponding throttling can be dispensed with.
  • the rectification column used in the context of the present invention has, in particular, two separating sections arranged one above the other, the first part of the impure argon condensate, which is fed into the rectification column in condensed form, being fed into the rectification column between the separating sections.
  • the recycle stream is formed in an amount which is 25 to 75% of an amount of the impure argon discharged from the process step or the part thereof subjected to compression.
  • the amount can also be 40 to 60% or about 50%, for example.
  • compression can be carried out at a pressure level of 4 to 6 bar
  • the rectification column can be operated at a pressure level of 2.5 to 5 bar
  • the top condenser can be operated at an evaporation pressure level of 1.1 to 3 bar
  • Evaporation rooms are operated.
  • Specific examples are about 5.0 bar for the compression pressure level, about 3.5 bar for the rectification column, and about 1.3 and 2.2 bar (for the recycle stream and the argon product or the bottom product of the rectification column) for the head condenser or its evaporation space.
  • the process can also be carried out at pressures which are reduced or increased in relation to the values mentioned, for example a pressure of from 9 to 15 bar in the rectification. The other pressures are adjusted accordingly.
  • the pure argon or the part thereof that is fed back to the process step can be compressed from the evaporation pressure level to a suitable pressure level, for example a pressure level of about 12 bar.
  • the heat exchange envisaged within the scope of the present invention can also be carried out with the evaporation of liquid nitrogen, which in this way leads to increased cooling and compensates for cold losses in the system.
  • the heat exchange can be performed using a single heat exchanger or using multiple heat exchangers thermally coupled, as discussed.
  • the impure argon processed within the scope of the present invention can in particular contain 90 to 99.5% argon and otherwise 0.1 to 9% nitrogen, 100 to 2000 ppm carbon monoxide, 500 to 5000 ppm hydrogen and/or 10 to 800 ppm carbon dioxide .
  • the impure argon processed in the context of the present invention contains 99% argon and otherwise 0.5% nitrogen, 1000 ppm carbon monoxide, 2500 ppm hydrogen and 50 ppm carbon dioxide and is at a rate of 100 to 500 standard cubic meters per hour, for example 100 up to 500 standard cubic meters per hour.
  • the impure argon can in principle be oxygen-free or essentially oxygen-free, but it can also, for example, as mentioned, have an oxygen content of 100 to 1000 ppm.
  • the impure argon contains about 500 ppm oxygen. This oxygen can be at least partially removed by the catalytic reaction with hydrogen.
  • the pure argon provided within the scope of the present invention can in particular contain more than 99.999% argon and otherwise 0.001 to 0.1 ppm carbon monoxide, 0.009 to 0.9 ppm oxygen and less than 10 ppb nitrogen. In a specific example, it contains less than 0.1 ppm carbon monoxide, 0.5 ppm oxygen and less than 10 ppb nitrogen and is provided at a rate of 200 to 300 standard cubic meters per hour, for example 280 standard cubic meters per hour.
  • the system has means that are set up to carry out a method according to one of the configurations explained.
  • FIG. 1 illustrates a method according to one embodiment of the invention in a simplified, schematic representation.
  • FIG. 2 illustrates a method according to an embodiment of the invention in a simplified, schematic representation.
  • FIG. 3 illustrates a method according to an embodiment of the invention in a simplified, schematic representation.
  • FIGS. 1, 2 and 3 methods for carrying out an industrial process denoted overall by 100, 200 and 300 according to embodiments of the invention are illustrated in a simplified, schematic representation.
  • impure argon in the form of a stream A is carried out from a process step 10 of the type explained above.
  • the impure argon, i.e. material flow A is subjected to processing, generally designated 20, to obtain pure argon in the form of material flow B, with the pure argon or part thereof, ie material flow B or part thereof, being fed back to process step 10 , as shown in Figures 1 and 2 not separately.
  • FIGS. 1 and 2 (methods 100 and 200) on the one hand and FIG. 3 (method 300) on the other hand arise in the processing of the impure argon, ie the material flow A, as explained below.
  • the different processing shown in FIG. 3 (method 300) compared to FIG. 2 (method 200) can also be used in the method illustrated in FIG. 1 (method 100).
  • the processing 20 includes a compression 21 with after-cooling not specifically designated (the latter only in the methods 100 and 200 according to FIGS. 1 and 2), a heat exchange 22 between the material flows explained below, in particular in a common heat exchanger or in several thermally coupled heat exchangers , and a rectification 23 in a rectification column, which is again designated separately as 24 and has a bottom evaporator 25 and a top condenser 26 .
  • a top condenser 26 is used, which is arranged in a liquid bath 26a into which the bottom liquid of the rectification column 24 is fed
  • a forced-flow Condenser evaporator used ie the bottom liquid of the rectification column 24 is forced out there through the top condenser 26 and does not get into a corresponding liquid bath.
  • the running from the process step 10 impure argon or a part thereof, ie the stream A, the compression 21, with cooling the heat exchange 22, and subjected to at least partial condensation in the bottom evaporator 25 to obtain an impure argon condensate in the form of a stream C.
  • the impure argon condensate, i.e. stream C is fed into the rectification column 24 in a first condensed form in the form of a stream D and in a second part in the form of a stream E of evaporation in the (each with expansion via valves not provided with separate reference numbers).
  • Top condenser 26 subjected.
  • the vaporized second portion of the impure argon condensate or a portion thereof is fed back to the rectification 23 in the form of a stream F as a circulating stream.
  • the circulating flow, ie the material flow F is subjected to at least a part of the compression 21 together with the impure argon carried out from the process step 10 or the part thereof subjected to the compression 21, ie the material flow A.
  • the material flow F is combined upstream of the compression 21 with the impure argon carried out from the process step 10 or with the part thereof subjected to the compression 21, ie the material flow A.
  • the rectification column 24 has two separating sections 29 arranged one above the other, the first part of the impure argon condensate, which is fed into the rectification column 24 in condensed form, ie the stream D, being fed into the rectification column 24 between the separating sections 29 .
  • the pure argon, i.e. stream B, is provided in the form of a stream G using a bottom product formed in rectification 23, with the bottom product formed in rectification 23 or a part thereof, i.e. stream G, being subjected to heat exchange 22 while being heated . Furthermore, the bottom product formed in rectification 23 or the part thereof that is subjected to heat exchange 22 with heating, i.e. material flow G, is subjected to evaporation in top condenser 26 after removal and before heating, and in the example shown before and after the Evaporation in the top condenser 26 subject to a mutual heat exchange 28, ie a corresponding heat exchange 28 "against itself".
  • the method 100 according to Figure 1 differs on the one hand from the methods 200 and 300 according to Figures 2 and 3 on the other hand with regard to the separation 10, in particular in the design of the top condenser 26.
  • the bottom product After removal and before evaporation in the head condenser 26, the bottom product, which is evaporated there, can be throttled by means of a valve 26b (correspondingly designated only in Figure 3) to a pressure level that is based on a target temperature after evaporation in the head condenser 26 is set.
  • this configuration serves in particular to maintain the pressure in the rectification column 24.
  • the pressure can be adjusted in particular by means of a corresponding TIC control (which adjusts the valve 26b and records the temperature of the evaporated fluid, i.e. the material flow E after the evaporation).
  • Corresponding measures are optional, but can nonetheless be used in all configurations of the present invention.
  • the heat exchange 22 is typically not carried out in the embodiment according to FIG. It is also optional in the other configurations.
  • a top gas formed in rectification 23 is condensed in a first proportion in top condenser 26 and returned to rectification 23 in the form of a stream H as reflux, while a second proportion in the form of a stream K is subjected to heat exchange 22 with heating and from the Executed method and, for example, ultimately released to the environment (atmosphere ATM).
  • treatment 20 includes adsorptive purification 27, to which material flow A or a material flow formed from it is subjected before it is cooled by heat exchanger 22, material flow K being partially used as regeneration gas in the adsorptive after heating in heat exchanger 22 Cleaning 27 is used, especially after further heating in a heater not designated separately.
  • FIGS. 1 and 2 relate to the processing of oxygen-free or essentially oxygen-free impure argon
  • FIG. 3 method 300
  • He can do that Substance stream A together with the circuit stream F after the compression, in particular without subsequent post-cooling to provide the required heat of reaction, are subjected to a catalytic conversion 30 of oxygen with hydrogen to form water. If the hydrogen content of the impure argon is not sufficient, external hydrogen can be added, as illustrated in the form of a dashed H2 material flow. After the catalytic conversion 30, cooling 31 can be carried out in a water separator 32 for the condensative removal of water H2O. Residual water can be removed in the adsorptive cleaning 27.
  • the pure argon or the part thereof that is fed back to the process step 10 is subjected to a suitable compression 30 in all illustrated embodiments.
  • the heat exchange 22 is also carried out with the evaporation of liquid nitrogen LIN, which is provided in the form of a stream L and can then be used, like the stream K, as regeneration gas.

Abstract

The present invention relates to a method for conducting an industrial process (100), in which impure argon is discharged from a process step (10), in which the impure argon or part thereof is processed (20) so as to result in pure argon, and in which the pure argon or part thereof is fed back to the process step (10), wherein the processing (20) comprises a compression (21), a heat exchange (22) and a rectification (23) in a rectification column (24) column having a reboiler (25) and a tops condenser (26), the impure argon discharged from process step (10), or part thereof, is subjected to the compression (21), to the heat exchange (22) with cooling, and to at least partial condensation in the reboiler (25) to obtain an impure argon condensate, a first part of the impure argon condensate being fed into the rectification column (24) in condensed form, and a second part of the impure argon condensate being subjected to evaporation in the tops condenser (26), and the evaporated second portion of the impure argon condensate, or part thereof, being fed back to the rectification (23) as circulation stream. What is envisaged within the scope of the invention is that the circulation stream at least in part is subjected to the compression (21) together with the impure argon discharged from process step (10) or together with the part thereof that has been subjected to the compression (21). The pure argon is provided using a bottom product that is formed in the rectification (23), wherein, after removal and prior to heating, the bottom product that is formed in the rectification (23) or part thereof is subjected to heating in the heat exchange (22), and the bottom product formed in the rectification (23) or part thereof which has been subjected to heating in the heat exchange (22) is subjected to evaporation in the tops condenser (26). The present invention also relates to a corresponding plant.

Description

Beschreibung description
Verfahren und Anlage zur Durchführung eines Industrieprozesses Method and system for carrying out an industrial process
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Industrieprozesses und eine entsprechende Anlage gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. The present invention relates to a method for carrying out an industrial process and a corresponding system according to the respective preambles of the independent patent claims.
Stand der Technik State of the art
Für unterschiedliche Zwecke, beispielsweise die Halbleiterindustrie, wird Reinargon benötigt. Reinargon wird insbesondere zur Bereitstellung inerten Gasatmosphären eingesetzt, und zwar insbesondere in Fällen, in denen sich Stickstoff als noch zu reaktiv erweist. Beispielsweise kann Stickstoff bei Sputterverfahren zur unerwünschten Bildung von Metallnitriden führen. Die vorliegende Erfindung ist durch die spezifische Verwendung des Argons nicht beschränkt, sondern kann in einer Vielzahl von industriellen Prozessen, beispielsweise auch im Bereich der Schmelzmetallurgie oder als Inert- oder Spülgas zur Wärmebehandlung, zum Einsatz kommen. Pure argon is required for various purposes, for example the semiconductor industry. Pure argon is used in particular to provide inert gas atmospheres, especially in cases where nitrogen proves to be too reactive. For example, nitrogen can lead to the undesirable formation of metal nitrides in sputtering processes. The present invention is not restricted by the specific use of argon, but can be used in a large number of industrial processes, for example also in the field of melting metallurgy or as an inert gas or flushing gas for heat treatment.
Bei dem Reinargon handelt es sich insbesondere um sogenanntes Argon 6.0 mit einer Reinheit von zumindest 99,9999 %. Solches Reinargon enthält als Nebenbestandteile typischerweise jeweils weniger als 0,5 ppm Stickstoff, 0,5 ppm Sauerstoff, 0,5 ppm Wasser, 0,1 ppm Kohlenwasserstoffe, 0,1 ppm Kohlenmonoxid, 0,1 ppm Kohlendioxid und 0,5 ppm Wasserstoff. Ist nachfolgend allgemein von "Argon" die Rede, umfasst dies neben Reinargon auch Gemische, die reich an Argon sind, aber auch entsprechende Nebenkomponenten aufweisen, solange der Gehalt an Argon bei mehr als 50%, 75%, 80%, 90%, 95%, 99%, 99,9%, 99,99%, 99,999% liegt. Alle Prozentangaben bezeichnen hier insbesondere Molprozent bzw. Volumenprozent. The pure argon is, in particular, so-called argon 6.0 with a purity of at least 99.9999%. Such pure argon typically contains less than 0.5 ppm nitrogen, 0.5 ppm oxygen, 0.5 ppm water, 0.1 ppm hydrocarbons, 0.1 ppm carbon monoxide, 0.1 ppm carbon dioxide and 0.5 ppm hydrogen as secondary components . If "argon" is mentioned in general below, this also includes, in addition to pure argon, mixtures that are rich in argon but also have corresponding secondary components, as long as the argon content is more than 50%, 75%, 80%, 90%, 95 %, 99%, 99.9%, 99.99%, 99.999%. All percentages refer here in particular to mole percent or volume percent.
Argon kann als Luftprodukt in flüssigem oder gasförmigem Zustand durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in einer Luftzerlegungsanlage und anschließende Aufreinigung hergestellt werden, wie beispielsweise bei H.-W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, insbesondere Abschnitt 2.2.5, "Cryogenic Rectification", beschrieben. Die Herstellung kann vor Ort, d.h. am Ort des Verbrauchs, beispielsweise in einem Halbleiterwerk, erfolgen, oder es kann ein Transport in geeigneter Form zum Ort des Verbrauchs erfolgen. Argon can be produced as an air product in a liquid or gaseous state by low-temperature separation of air in an air separation plant and subsequent purification, as for example at H.-W. Häring (ed.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, in particular Section 2.2.5, "Cryogenic Rectification". Production can take place on site, i.e. at the point of consumption, for example in a semiconductor factory, or it can be transported in a suitable form to the place of consumption.
Typischerweise wird das Argon bei einer entsprechenden Verwendung verunreinigt und wird daher anschließend typischerweise an die Atmosphäre abgegeben. Dies ist insbesondere in Fällen einer Argonknappheit am Markt unbefriedigend. Daher schlägt die DE 10 2018006 002 B3 ein Verfahren zum Wiederverwerten von Argon aus einem industriellen Prozess vor, bei dem das zuvor in dem industriellen Prozess eingesetzte Argon unter Einsatz einer Tieftemperaturtrennung aufbereitet wird. Eine weitere Ausgestaltung eines entsprechenden Verfahrens offenbart die US 5,706,674 A. Typically, the argon becomes contaminated in use and is therefore typically subsequently vented to the atmosphere. This is particularly unsatisfactory in cases of an argon shortage on the market. DE 10 2018006 002 B3 therefore proposes a method for recycling argon from an industrial process, in which the argon previously used in the industrial process is processed using low-temperature separation. A further embodiment of a corresponding method is disclosed in US Pat. No. 5,706,674 A.
Die FR 1 478 995 A betrifft die Trennung von Komponenten eines Gasgemisches wie Luft durch Rektifikation und insbesondere ein Verfahren zur Trennung von Stickstoff und Sauerstoff in einer einzigen Rektifikationssäule, deren Kältemittel zum Teil aus verdichteter verflüssigter Luft besteht. FR 1 478 995 A relates to the separation of components of a gas mixture such as air by rectification and in particular to a process for separating nitrogen and oxygen in a single rectification column, the refrigerant of which consists in part of compressed liquefied air.
Aus der EP 0 761 596 A1 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung und Reinigung von Argon bekannt, bei dem der Energieverbrauch aufgrund einfacher Schritte gering sein soll. Dieses Verfahren umfasst: einen ersten Schritt des Umsetzens von verunreinigtem Argongas mit Wasserstoffgas, so dass in dem verunreinigten Argongas enthaltener Sauerstoff in Wasser umgewandelt wird, wodurch Sauerstoff im Wesentlichen aus dem verunreinigten Argongas entfernt wird; einen zweiten Schritt des Einführens des verunreinigten Argongases in eine Adsorptionseinrichtung, wobei die Adsorptionseinrichtung veranlasst wird, Wasser und Kohlendioxid, die in dem verunreinigten Argongas enthalten sind, zu adsorbieren, wodurch das Wasser und das Kohlendioxid im Wesentlichen aus dem verunreinigten Argongas entfernt werden; und einen dritten Schritt, bei dem das unreine Argongas einer Verflüssigung bei niedriger Temperatur unterzogen wird und das verflüssigte Argon in eine Rektifizierungseinrichtung eingeleitet wird, wobei die Rektifizierungseinrichtung veranlasst wird, Verunreinigungskomponenten mit niedrigem Siedepunkt und Verunreinigungskomponenten mit hohem Siedepunkt, die in dem unreinen Argongas enthalten sind, durch Reinigung und Trennung zu entfernen, wodurch reines Argongas erhalten wird, das im Wesentlichen aus Argon besteht. Bei einem Verfahren zur Reinigung von Sauerstoff geringer Reinheit aus einer adsorptiven Luftzerlegungsanlage wird gemäß der FR 3 020 668 A3 ein Strom, der mindestens 93 Mol-% Sauerstoff enthält, aus einer adsorptiven Luftzerlegungsanlage einer Reinigungsvorrichtung zugeführt, die einen Wärmetauscher und eine kryogene Destillationskolonne umfasst, und der Strom wird im Wärmetauscher abgekühlt und in der kryogenen Destillationskolonne getrennt. A method for recovering and purifying argon is known from EP 0 761 596 A1, in which the energy consumption is said to be low due to simple steps. This method includes: a first step of reacting impure argon gas with hydrogen gas so that oxygen contained in the impure argon gas is converted into water, thereby substantially removing oxygen from the impure argon gas; a second step of introducing the impure argon gas into an adsorption device, the adsorption device being caused to adsorb water and carbon dioxide contained in the impure argon gas, thereby substantially removing the water and carbon dioxide from the impure argon gas; and a third step in which the impure argon gas is subjected to low-temperature liquefaction and the liquefied argon is introduced into a rectifier, the rectifier being caused to remove low-boiling point impurity components and high-boiling point impurity components contained in the impure argon gas , to be removed by purification and separation, thereby obtaining pure argon gas consisting essentially of argon. In a process for purifying oxygen of low purity from an adsorptive air separation plant, according to FR 3 020 668 A3, a stream containing at least 93 mol % oxygen is fed from an adsorptive air separation plant to a purification device which comprises a heat exchanger and a cryogenic distillation column, and the stream is cooled in the heat exchanger and separated in the cryogenic distillation column.
Die Verwendung und das Recycling von Argon in der Halbleiterindustrie wird auch in dem Beitrag "The recovery and recycling of high purity argon in the semiconductor industry", AICHE National Meeting, 6. März 1988, Seiten 1 bis 19, diskutiert. The use and recycling of argon in the semiconductor industry is also discussed in the paper "The recovery and recycling of high purity argon in the semiconductor industry", AICHE National Meeting, March 6, 1988, pages 1-19.
Die vorliegende Erfindung stellt sich vor diesem Hintergrund die Aufgabe, die Aufbereitung von Argon aus entsprechenden Industrieprozessen zu verbessern. Against this background, the present invention sets itself the task of improving the processing of argon from corresponding industrial processes.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Durchführung eines Industrieprozesses und eine entsprechende Anlage gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei das Verfahren und seine Ausgestaltungen betreffende Erläuterungen für eine entsprechende Anlage und ihre Ausgestaltungen in gleicher Weise gelten. The present invention solves this problem by a method for carrying out an industrial process and a corresponding system according to the respective preambles of the independent patent claims. Configurations are the subject matter of the dependent patent claims and the following description, with explanations relating to the method and its configurations applying in the same way to a corresponding system and its configurations.
Nachfolgend werden zunächst einige bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile verwendete Begriffe sowie der zugrunde liegende technische Hintergrund näher erläutert. Some of the terms used in the description of the present invention and its advantages, as well as the underlying technical background, are explained in more detail below.
Als "Kondensatorverdampfer" wird ein Wärmetauscher bezeichnet, in dem ein erster, kondensierender Fluidstrom in indirekten Wärmeaustausch mit einem zweiten, verdampfenden Fluidstrom tritt. Jeder Kondensatorverdampfer weist einen Verflüssigungsraum und einen Verdampfungsraum auf. Verflüssigungs- und Verdampfungsraum weisen Verflüssigungs- bzw. Verdampfungspassagen auf. In dem Verflüssigungsraum wird die Kondensation (Verflüssigung) des ersten Fluidstroms durchgeführt, in dem Verdampfungsraum die Verdampfung des zweiten Fluidstroms. Der Verdampfungs- und der Verflüssigungsraum werden durch Gruppen von Passagen gebildet, die untereinander in Wärmeaustauschbeziehung stehen. A “condenser evaporator” refers to a heat exchanger in which a first, condensing fluid stream enters into indirect heat exchange with a second, evaporating fluid stream. Each condenser evaporator has a condensing space and an evaporating space. Condensation and evaporation chambers have liquefaction and evaporation passages. The condensation (liquefaction) of the first fluid stream is carried out in the liquefaction chamber, and the evaporation of the second fluid stream is carried out in the evaporation chamber. The evaporating and condensing spaces are formed by groups of passages which are in heat exchange relationship with each other.
Insbesondere der eine Hochdruckkolonne und eine Niederdruckkolonne einer Luftzerlegungsanlage wärmetauschend verbindende sogenannte Hauptkondensator ist als Kondensatorverdampfer ausgebildet. Der Hauptkondensator kann insbesondere als ein- oder mehrstöckiger Badverdampfer, insbesondere als Kaskadenverdampfer (wie beispielsweise in der EP 1 287302 B1 beschrieben), oder aber als Fallfilmverdampfer ausgebildet sein. Der Hauptkondensator kann durch einen einzigen Wärmetauscherblock oder durch mehrere Wärmetauscherblöcke, die in einem gemeinsamen Druckbehälter angeordnet sind, gebildet werden. Entsprechende Kondensatorverdampfer können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen, insbesondere als Kopfkondensatoren. In particular, what is known as the main condenser, which connects a high-pressure column and a low-pressure column of an air separation plant in a heat-exchanging manner, is designed as a condenser evaporator. The main condenser can be designed in particular as a single-stage or multi-stage bath evaporator, in particular as a cascade evaporator (as described, for example, in EP 1 287302 B1), or else as a falling film evaporator. The main condenser can be formed by a single heat exchanger block or by several heat exchanger blocks arranged in a common pressure vessel. Corresponding condenser evaporators can also be used within the scope of the present invention, in particular as top condensers.
In einem "Forced-Flow"- oder Zwangsführungs-Kondensatorverdampfer, wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere als Kopfkondensator zum Einsatz kommen kann, wird ein Flüssigkeits- oder Zweiphasenstrom mittels seines eigenen Drucks durch den Verdampfungsraum gedrückt und dort partiell verdampft. Dieser Druck wird beispielsweise durch eine Flüssigkeitssäule in der Zuleitung zum Verdampfungsraum (die Höhe dieser Flüssigkeitssäule entspricht dabei dem Druckverlust im Verdampfungsraum) oder durch Abdrosseln des Flüssigstromes auf ein niedrigeres Druckniveau erzeugt. Es erfolgt, mit anderen Worten, in einem solchen Kondensatorverdampfer keine Rückspeisung einer zu verdampfenden Flüssigkeit, wobei diese Flüssigkeit durch Verdampfungspassagen des Kondensatorverdampfers durch den Thermosiphoneffekt durch die Verdampfungspassagen aufsteigt, wie bei einem Badverdampfer, sondern die zur verdampfende Flüssigkeit wird durch Passagen des Kondensatorverdampfers zwangsgeführt. Das aus dem Verdampfungsraum austretende Gas wird direkt zum nächsten Verfahrensschritt bzw. zu einer stromabwärtigen Vorrichtung weitergeleitet. In a "forced-flow" condenser evaporator, as can be used in the context of the present invention, in particular as a top condenser, a liquid or two-phase stream is pushed through the evaporation space by its own pressure and partially evaporated there. This pressure is generated, for example, by a liquid column in the supply line to the evaporation chamber (the height of this liquid column corresponds to the pressure loss in the evaporation chamber) or by throttling the liquid flow to a lower pressure level. In other words, in such a condenser evaporator there is no backfeed of a liquid to be evaporated, with this liquid rising through evaporation passages of the condenser evaporator by the thermosiphon effect through the evaporation passages, as in a bath evaporator, but the liquid to be evaporated is forced through passages of the condenser evaporator. The gas emerging from the evaporation space is conveyed directly to the next process step or to a downstream device.
Der mechanische Aufbau von Schraubenverdichtern , wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Verdichtung eingesetzt werden können, ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt.. Flüssigkeiten und Gase können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder an mehreren Komponenten sein, wobei "reich" für einen Gehalt von wenigstens 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9% oder 99,99% und "arm" für einen Gehalt von höchstens 50%, 25%, 10%, 5%, 1%, 0,1% oder 0,01% auf Mol-, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Der Begriff "überwiegend" kann der Definition von "reich" entsprechen. Flüssigkeiten und Gase können ferner angereichert oder abgereichert an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei sich diese Begriffe auf einen Gehalt in einer Ausgangsflüssigkeit oder einem Ausgangsgas beziehen, aus der oder dem die Flüssigkeit oder das Gas gewonnen wurde. Die Flüssigkeit oder das Gas ist "angereichert", wenn diese oder dieses zumindest den 1 ,1 -fachen, 1 ,5-fachen, 2-fachen, 5-fachen, 10-fachen 100-fachen oder 1.000-fachen Gehalt, und "abgereichert", wenn diese oder dieses höchstens den 0,9-fachen, 0,5- fachen, 0,1 -fachen, 0,01 -fachen oder 0,001 -fachen Gehalt einer entsprechenden Komponente, bezogen auf die Ausgangsflüssigkeit oder das Ausgangsgas enthält. Ist hier beispielsweise von "Sauerstoff" oder "Stickstoff" die Rede, sei hierunter auch eine Flüssigkeit oder ein Gas verstanden, der reich an Sauerstoff oder Stickstoff ist, jedoch nicht notwendigerweise ausschließlich hieraus bestehen muss. The mechanical design of screw compressors, as they can be used for compression within the scope of the present invention, is known in principle to the person skilled in the art. Liquids and gases, as used herein, can be rich or poor in one or more components, where "rich" means a content of at least 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99, 9% or 99.99% and "poor" can stand for a content of at most 50%, 25%, 10%, 5%, 1%, 0.1% or 0.01% on a mole, weight or volume basis . The term "predominantly" may correspond to the definition of "rich". Liquids and gases can also be enriched or depleted in one or more components, these terms referring to a content in a starting liquid or a starting gas from which the liquid or gas was obtained. The liquid or the gas is "enriched" if this or this at least 1.1 times, 1.5 times, 2 times, 5 times, 10 times, 100 times or 1,000 times the content, and ""depleted" if it contains at most 0.9, 0.5, 0.1, 0.01 or 0.001 times the content of a corresponding component, based on the starting liquid or the starting gas. If, for example, "oxygen" or "nitrogen" is mentioned here, this also includes a liquid or a gas that is rich in oxygen or nitrogen, but does not necessarily have to consist exclusively of them.
Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe "Druckniveau" und "Temperaturniveau", wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen, um das erfinderische Konzept zu verwirklichen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ± 1%, 5%oder 10% um einen Mittelwert liegen. Entsprechende Druckniveaus und Temperaturniveaus können dabei in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. Insbesondere schließen beispielsweise Druckniveaus unvermeidliche oder zu erwartende Druckverluste ein. Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus. Bei dem hier in bar angegebenen Druckniveaus handelt es sich um Absolutdrücke. The present application uses the terms "pressure level" and "temperature level" to characterize pressures and temperatures, which is intended to express the fact that corresponding pressures and temperatures in a corresponding system do not have to be used in the form of exact pressure or temperature values in order to to realize the inventive concept. However, such pressures and temperatures typically vary within certain ranges, for example, ±1%, 5%, or 10% about an average value. Corresponding pressure levels and temperature levels can be in disjoint areas or in areas that overlap one another. In particular, for example, pressure levels include unavoidable or expected pressure losses. The same applies to temperature levels. The pressure levels given here in bar are absolute pressures.
Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Durchführung eines Industrieprozesses wird aus einem Prozessschritt der zuvor erläuterten Art Unreinargon ausgeführt und das Unreinargon oder ein Teil hiervon wird unter Erhalt von Reinargon einer Aufbereitung unterworfen. Das Reinargon oder ein Teil hiervon wird schließlich dem Prozessschritt wieder zugeführt, wobei die Aufbereitung eine Verdichtung, einen Wärmetausch und eine Rektifikation in einer Rektifikationskolonne umfasst, die einen Sumpfverdampfer und einen Kopfkondensator aufweist. Wie nachfolgend erläutert, wird das Reinargon als Sumpfprodukt der Rektifikationskolonne erhalten, wobei in der Rektifikationskolonne zur Gewinnung des Reinargons leichterflüchtige Komponenten, insbesondere aber nicht schwerer flüchtige Komponenten, aus dem Unreinargon abgetrennt werden. Die Rektifikationskolonne ist dabei insbesondere eine einzelne Rektifikationskolonne, die nicht seriell mit weiteren Rektifikationskolonnen gekoppelt ist, wobei unter einer "seriellen Kopplung" verstanden werden soll, dass ein Fluid, das durch eine Trennung in einer ersten Rektifikationskolonne erhalten wird, in eine weitere Rektifikationskolonne eingespeist wird. Durch die Verwendung einer einzelnen Rektifikationskolonne unterscheidet sich das vorliegende Verfahren von dem in der US 5,706,674 A offenbarten. In the method according to the invention for carrying out an industrial process, impure argon is carried out from a process step of the type explained above and that Impure argon or a portion thereof is subjected to processing to obtain pure argon. The pure argon or a part thereof is finally returned to the process step, with the processing comprising compression, heat exchange and rectification in a rectification column which has a bottom evaporator and a top condenser. As explained below, the pure argon is obtained as the bottom product of the rectification column, more volatile components, but in particular not less volatile components, being separated from the impure argon in the rectification column to obtain the pure argon. The rectification column is, in particular, a single rectification column that is not coupled in series with other rectification columns, with “serial coupling” being understood to mean that a fluid that is obtained by separation in a first rectification column is fed into a further rectification column . The present process differs from that disclosed in US Pat. No. 5,706,674 by using a single rectification column.
Das Unreinargon kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung generell sauerstofffreies oder im Wesentlichen sauerstofffreies Unreinargon, aber auch in gewissem Umfang Sauerstoff enthaltendes Unreinargon sein. In letzterem Fall kann eine katalytische Umsetzung des Sauerstoffs mit Wasserstoff zu Wasser vorgenommen werden, wobei das Wasser anschließend aus dem Unreinargon ausgeschieden wird. In the context of the present invention, the impure argon can generally be oxygen-free or essentially oxygen-free impure argon, but also impure argon containing oxygen to a certain extent. In the latter case, the oxygen can be catalytically converted with hydrogen to form water, with the water then being separated from the impure argon.
Das aus dem Prozessschritt ausgeführte Unreinargon oder ein Teil hiervon wird der Verdichtung, unter Abkühlung dem Wärmetausch mit anderen, unten erläuterten Stoffströmen, und unter Erhalt eines Unreinargonkondensats einer zumindest teilweisen Kondensation in dem Sumpfverdampfer unterworfen. Das Unreinargonkondensat wird zu einem ersten Teil in kondensierter Form in die Rektifikationskolonne eingespeist und ein zu einem zweiten Teil einer Verdampfung in dem Kopfkondensator unterworfen. Der verdampfte zweite Anteil des Unreinargonkondensats oder ein Teil hiervon wird als Kreislaufstrom der Rektifikation wieder zugeführt. Die Verwendung des Kreislaufstroms ermöglicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine deutliche Verringerung der erzielbaren Restgehalte an Kohlenmonoxid. Die Rückführung in die Rektifikationskolonne verringert insbesondere das Flüssigkeits-/Dampf-Verhältnis in der Rektifikationskolonne. Die vorliegende Erfindung schlägt nun vor, dass der Kreislaufstrom zumindest einem Teil der Verdichtung zusammen mit dem aus dem Prozessschritt ausgeführten Unreinargon oder dem der Verdichtung unterworfenen Teil hiervon unterworfen wird. Wie auch nachfolgend erläutert, kann dabei eine Vereinigung mit dem Unreinargon aus dem Prozessschritt stromauf oder in dem Verdichter, der in dieser Verdichtung eingesetzt wird, erfolgen, letzteres beispielsweise durch Zuspeisen zwischen unterschiedlichen Verdichterstufen eines mehrstufigen Verdichters oder eines Schraubenverdichters. In jedem Fall ermöglicht die vorliegende Erfindung den Verzicht auf einen separaten Verdichter und schafft damit ein wartungsärmeres und kostengünstigeres Verfahren. The impure argon discharged from the process step, or a portion thereof, is subjected to compression, heat exchange with other streams explained below with cooling, and at least partial condensation in the bottom evaporator to obtain an impure argon condensate. A first part of the impure argon condensate is fed into the rectification column in condensed form and a second part is subjected to evaporation in the top condenser. The vaporized second portion of the impure argon condensate or a portion thereof is fed back to the rectification as a circulating stream. Within the scope of the present invention, the use of the circulating stream enables a significant reduction in the achievable residual levels of carbon monoxide. In particular, recycling to the rectification column reduces the liquid/vapor ratio in the rectification column. The present invention now proposes that the recycle stream is subjected to at least a part of the compression together with the impure argon discharged from the process step or the part thereof subjected to compression. As also explained below, a combination with the impure argon from the process step can take place upstream or in the compressor that is used in this compression, the latter for example by feeding between different compressor stages of a multi-stage compressor or a screw compressor. In any case, the present invention makes it possible to dispense with a separate compressor and thus creates a low-maintenance and cost-effective method.
Wie erwähnt, kann das im Rahmen der vorliegenden Erfindung Unreinargon, Sauerstoff enthalten. In diesem Fall kann das Unreinargon einer katalytischen Umsetzung zumindest eines Teils des Sauerstoffs mit Wasserstoff zu Wasser grundsätzlich bekannter Art (sog. "DeOxo") und anschließend zumindest zum Teil der Aufbereitung unterworfen werden. Das Wasser kann je nach Kühlwassertemperatur bei Bedarf zumindest zum Teil, insbesondere durch Auskondensieren, abgetrennt werden, wobei ein dabei verbleibender Rest des Unreinargons zumindest zum Teil der Aufbereitung unterworfen werden kann. Dieser verbleibende Rest kann, wie auch beispielsweise sauerstofffreies oder im Wesentlichen sauerstofffreies Unreinargon, bei dem keine katalytische Umsetzung des Sauerstoffs vorgenommen wird, vor der eigentlichen Aufbereitung einem adsorptiven Verfahren zur Entfernung von unerwünschten und in der Aufbereitung störenden Komponenten (vor allem CO2) unterworfen werden, insbesondere einer Temperaturwechseladsorption unter Verwendung von Molsieb. Hierbei können neben Kohlendioxid nicht abgeschiedene Restwassermengen entfernt werden. Wird nach der katalytischen Umsetzung keine separate Wasserabtrennung, beispielsweise durch Kondensation, vorgenommen, kann auch das gesamte, bei der katalytischen Umsetzung erhaltene Gemisch dem adsorptiven Verfahren unterworfen werden. As mentioned, within the scope of the present invention, impure argon can contain oxygen. In this case, the impure argon can be subjected to a catalytic conversion of at least part of the oxygen with hydrogen to form water of a type known in principle (so-called “DeOxo”) and then at least part of the processing. Depending on the cooling water temperature, the water can be separated off at least in part, in particular by condensing out, if necessary, with a remainder of the impure argon being able to be subjected at least in part to the treatment. Like, for example, oxygen-free or essentially oxygen-free impure argon, in which no catalytic conversion of the oxygen is carried out, this remaining residue can be subjected to an adsorptive process before the actual treatment to remove unwanted components that interfere with the treatment (above all CO2), in particular a thermal swing adsorption using molecular sieves. Here, in addition to carbon dioxide, residual amounts of water that have not been separated can be removed. If no separate removal of water, for example by condensation, is carried out after the catalytic conversion, the entire mixture obtained in the catalytic conversion can also be subjected to the adsorptive process.
Falls eine katalytische Umsetzung von Sauerstoff mit Wasserstoff zu Wasser vorgenommen wird, kann diese, bei ausreichendem Wasserstoffgehalt des Unreinargons, ohne externe Wasserstoffzugabe erfolgen. Falls der Wasserstoffgehalt nicht ausreichend ist, kann externer Wasserstoff zugegeben werden. Bei relativ geringen Gehalten von Sauerstoff, beispielsweise in dem erwähnten Bereich, muss für die katalytische Umsetzung erforderliche Wärme (die Reaktion läuft bei ca. 300 bis 400 °C ab) extra zuführen. Das kann u.U. durch einen Verzicht auf eine Nachkühlung stromab der Verdichtung des Unreinargons (und des Kreislaufstroms) erfolgen, da das aus einem entsprechenden (Schrauben-)Verdichter austretende Gas bereits ausreichend heiß ist. Mit anderen Worten können zu diesem Zweck das Unreinargon (und der Kreislaufstrom) auf einem Temperaturniveau, auf dem sie der Verdichtung entnommen werden, der katalytischen Umsetzung unterworfen werden. If a catalytic conversion of oxygen with hydrogen to form water is carried out, this can take place without the external addition of hydrogen if the hydrogen content of the impure argon is sufficient. If the hydrogen content is insufficient, external hydrogen can be added. With relatively low levels of oxygen, for example in the range mentioned, the heat required for the catalytic conversion (the reaction takes place at approx. 300 to 400° C.) must be supplied separately. Under certain circumstances, this can be achieved by dispensing with post-cooling downstream of the compression of the impure argon (and the circulating flow), since the gas exiting from a corresponding (screw) compressor is already sufficiently hot. In other words, for this purpose the impure argon (and the circulating stream) can be subjected to the catalytic conversion at a temperature level at which they are taken from the compression.
Erfindungsgemäß wird das Reinargon unter Verwendung eines in der Rektifikation gebildeten Sumpfprodukts bereitgestellt, wobei das in der Rektifikation gebildete Sumpfprodukt oder ein Teil hiervon unter Erwärmung dem Wärmetausch mit dem zuvor erläuterten eingespeisten Unreinargon und insbesondere auch dem damit vereinigten Kreislaufstrom unterworfen wird. Das in der Rektifikation gebildete Sumpfprodukt oder der Teil hiervon, der unter Erwärmung dem Wärmetausch unterworfen wird, wird nach der Entnahme und vor der Erwärmung dabei erfindungsgemäß einer Verdampfung in dem Kopfkondensator unterworfen werden. In dem Wärmetauscherblock kann auch die Verdampfung des als Kreislaufstroms verwendeten, kondensierten Unreinargons erfolgen. According to the invention, the pure argon is provided using a bottom product formed in the rectification, the bottom product formed in the rectification or a part thereof being subjected to heat exchange with the previously explained impure argon fed in and in particular also the circulating stream combined therewith. According to the invention, the bottom product formed in the rectification or the part thereof which is subjected to heat exchange with heating is subjected to evaporation in the top condenser after removal and before heating. The vaporization of the condensed impure argon used as the circulating flow can also take place in the heat exchanger block.
Das in der Rektifikation gebildete Sumpfprodukt oder der Teil hiervon, der unter Erwärmung dem Wärmetausch unterworfen wird, kann nach der Entnahme aus der Rektifikationskolonne und vor der Verdampfung in dem Kopfkondensator insbesondere auf ein Druckniveau gedrosselt werden, das auf Grundlage einer Zieltemperatur (des Sumpfprodukts bzw. des genannten Anteils) nach der Verdampfung in dem Kopfkondensator eingestellt wird. Diese Ausgestaltung dient insbesondere zur Druckhaltung in der Rektifikationskolonne, und zwar durch eine entsprechende Einstellung der Überhitzung des (im Kopfkondensator zu verdampfenden) Argonprodukts am Austritt des Kopfkondensators. Der Druck wird dabei insbesondere mittels einer entsprechenden TIC-Regelung (die ein entsprechendes Ventil einstellt und die Temperatur des verdampften Fluids erfasst). Der Druck in der Kolonne ergibt sich je nach der gewählten Temperaturdifferenz für die jeweilige Ausgestaltung des Kopfkondensators. Ferner kann vor und nach der Verdampfung in dem Kopfkondensator ein Wärmetausch vorgenommen werden. Mit anderen Worten kann ein dem Kopfkondensator zugeführter, kondensierter Stoffstrom dabei in einem entsprechenden Wärmetauscher (Unterkühler) einem Wärmetausch mit einem aus dem Kopfkondensator abgezogenen, verdampften Stoffstrom unterworfen werden, es erfolgt also ein Wärmetausch desselben Fluids "mit sich selbst". The bottom product formed in the rectification or the part thereof which is subjected to the heat exchange with heating can, after removal from the rectification column and before evaporation in the top condenser, be throttled in particular to a pressure level which is based on a target temperature (of the bottom product or of said portion) after evaporation in the top condenser. This configuration serves in particular to maintain the pressure in the rectification column, specifically by appropriately adjusting the overheating of the argon product (to be evaporated in the top condenser) at the outlet of the top condenser. In this case, the pressure is determined in particular by means of a corresponding TIC control (which adjusts a corresponding valve and records the temperature of the evaporated fluid). The pressure in the column depends on the selected temperature difference for the particular design of the top condenser. Furthermore, heat exchange can be performed before and after evaporation in the top condenser. In other words, a condensed stream of material fed to the top condenser can be subjected to a heat exchange in a corresponding heat exchanger (subcooler) with an evaporated stream of material drawn off from the top condenser, i.e. a heat exchange of the same fluid “with itself” takes place.
Der Kopfkondensator kann als Badverdampfer ausgebildet sein, wobei das in der Rektifikation gebildete Sumpfprodukt oder der Teil hiervon, der der Verdampfung in dem Kopfkondensator unterworfen wird, in ein Flüssigkeitsbad des Kopfkondensators eingespeist wird. Die Verdampfung erfolgt in diesem Fall in einem Flüssigkeitsbad, in dem ein Wärmetauscherblock zumindest teilweise untergetaucht angeordnet ist. Der Kopfkondensator kann in einer anderen Ausgestaltung aber auch als Zwangsführungs- Kondensatorverdampfer ausgebildet sein, wobei das in der Rektifikation gebildete Sumpfprodukt oder der Teil hiervon, der der Verdampfung in dem Kopfkondensator unterworfen wird, ohne Einspeisung in ein Flüssigkeitsbad durch Passagen des Kopfkondensators zwangsgeführt wird. The top condenser can be designed as a bath evaporator, the bottom product formed in the rectification or the part thereof which is subjected to evaporation in the top condenser being fed into a liquid bath of the top condenser. In this case, the evaporation takes place in a liquid bath in which a heat exchanger block is arranged at least partially submerged. In another embodiment, the top condenser can also be designed as a forced-feed condenser evaporator, the bottom product formed in the rectification or the part thereof which is subjected to evaporation in the head condenser being forced through passages in the head condenser without being fed into a liquid bath.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein in der Rektifikation gebildetes Kopfgas insbesondere in dem Kopfkondensator kondensiert und danach zu einem ersten Anteil als Rücklauf in die Rektifikation zurückgeführt und zu einem zweiten Anteil unter Erwärmung dem Wärmetausch unterworfen und aus dem Verfahren (als Restgas) ausgeführt werden. Die Kondensation in dem Kopfkondensator kann dabei insbesondere ebenfalls in entsprechenden (separaten) Passagen des erwähnten, beispielsweise als Zwangsführungs-Kondensatorverdampfer ausgeführten Wärmetauscherblocks erfolgen. In the process according to the invention, a top gas formed in the rectification can be condensed in particular in the top condenser and then returned to a first portion as reflux in the rectification and a second portion subjected to heat exchange with heating and removed from the process (as residual gas). The condensation in the top condenser can in particular also take place in corresponding (separate) passages of the heat exchanger block mentioned, which is designed, for example, as a forced-guide condenser evaporator.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die mehrfach erwähnte Aufbereitung insbesondere eine adsorptive Reinigung zur Entfernung von Feuchtigkeit und Kohlendioxid , insbesondere eine Temperaturwechseladsorption, umfassen, wobei der zweite Anteil des in der Rektifikation gebildeten Kopfgases, das unter Erwärmung dem Wärmetausch unterworfen und aus dem Verfahren ausgeführt wird, nach der Erwärmung und vor seiner Ausführung aus dem Verfahren, zu einem Teil oder vollständig als Regeneriergas in der adsorptiven Reinigung verwendet werden kann. In diesem Zusammenhang kann auch eine Erwärmung erfolgen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann, wie erwähnt, der Kreislaufstrom stromauf der Verdichtung oder in der Verdichtung mit dem aus dem Prozessschritt ausgeführten Unreinargon oder dem der Verdichtung unterworfenen Teil hiervon vereinigt werden. In ersterem Fall kann dieser Kreislaufstrom dabei insbesondere auf einen Eingangsdruck des verwendeten Verdichters gedrosselt werden, in letzterem Fall, der insbesondere die Zuspeisung zwischen unterschiedlichen Verdichterstufen oder über eine Zwischeneinspeisung bei einem Schraubenverdichter umfassen kann, kann auf eine entsprechende Drosselung verzichtet werden. In the process according to the invention, the treatment mentioned several times can in particular include adsorptive purification to remove moisture and carbon dioxide, in particular temperature swing adsorption, with the second portion of the top gas formed in the rectification, which is subjected to the heat exchange with heating and is carried out from the process, after heating and before its removal from the process, can be used in part or in full as regeneration gas in adsorptive purification. In this context, heating can also take place. In the method according to the invention, as mentioned, the circulating stream can be combined with the impure argon discharged from the process step or with the part thereof subjected to compression upstream of the compression or in the compression. In the former case, this circulatory flow can be throttled in particular to an inlet pressure of the compressor used, in the latter case, which can include in particular the feed between different compressor stages or via an intermediate feed in a screw compressor, a corresponding throttling can be dispensed with.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Rektifikationskolonne weist insbesondere zwei übereinander angeordnete Trennabschnitte auf, wobei der erste Teil des Unreinargonkondensats, der kondensiert in die Rektifikationskolonne eingespeist wird, zwischen den Trennabschnitten in die Rektifikationskolonne eingespeist wird. The rectification column used in the context of the present invention has, in particular, two separating sections arranged one above the other, the first part of the impure argon condensate, which is fed into the rectification column in condensed form, being fed into the rectification column between the separating sections.
Als besonders vorteilhaft hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung herausgestellt, wenn der Rückführstrom in einer Menge gebildet wird, die bei 25 bis 75% einer Menge des aus dem Prozessschritt ausgeführten Unreinargons oder dessen der Verdichtung unterworfenen Teils hiervon liegt. Die Menge kann beispielsweise auch 40 bis 60% oder ca. 50% betragen. In the context of the present invention, it has been found to be particularly advantageous if the recycle stream is formed in an amount which is 25 to 75% of an amount of the impure argon discharged from the process step or the part thereof subjected to compression. The amount can also be 40 to 60% or about 50%, for example.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Verdichtung auf ein Druckniveau von 4 bis 6 bar durchgeführt werden, die Rektifikationskolonne kann auf einem Druckniveau von 2,5 bis 5 bar betrieben werden, und der Kopfkondensator kann auf Verdampfungsdruckniveaus von 1 ,1 bis 3 bar in seinen Verdampfungsräumen betrieben werden. Spezifische Beispiele sind ca. 5,0 bar für das Druckniveau der Verdichtung, ca. 3,5 bar für die Rektifikationskolonne, und ca. 1 ,3 und 2,2 bar (für den Kreislaufstrom und das Argonprodukt bzw. das Sunmpfprodukt der Rektifikationskolonne) für den Kopfkondensator bzw. seinen Verdampfungsraum. Das Verfahren kann aber grundsätzlich auch bei gegenüber den genannten Werten reduzierten oder erhöhten Drücken durchgeführt werden, beispielsweise einem Druck von 9 bis 15 bar in der Rektifikation. Entsprechend werden die anderen Drücke angepasst. In jedem Fall kann das Reinargon oder der Teil hiervon, der dem Prozessschritt wiederzugeführt wird, von dem Verdampfungsdruckniveau auf ein geeignetes Druckniveau verdichtet werden, beispielsweise ein Druckniveau von ca. 12 bar. In the context of the present invention, compression can be carried out at a pressure level of 4 to 6 bar, the rectification column can be operated at a pressure level of 2.5 to 5 bar, and the top condenser can be operated at an evaporation pressure level of 1.1 to 3 bar Evaporation rooms are operated. Specific examples are about 5.0 bar for the compression pressure level, about 3.5 bar for the rectification column, and about 1.3 and 2.2 bar (for the recycle stream and the argon product or the bottom product of the rectification column) for the head condenser or its evaporation space. In principle, however, the process can also be carried out at pressures which are reduced or increased in relation to the values mentioned, for example a pressure of from 9 to 15 bar in the rectification. The other pressures are adjusted accordingly. In any case, the pure argon or the part thereof that is fed back to the process step can be compressed from the evaporation pressure level to a suitable pressure level, for example a pressure level of about 12 bar.
Der im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehene Wärmetausch kann auch unter Verdampfung von Flüssigstickstoff durchgeführt werden, der auf diese Weise zu einer verstärkten Abkühlung führt und Kälteverluste in der Anlage ausgleicht. Der Wärmetausch kann unter Verwendung eines einzigen Wärmetauschers oder unter Verwendung mehrerer, thermisch gekoppelter Wärmetauscher durchgeführt werden, wie erläutert. The heat exchange envisaged within the scope of the present invention can also be carried out with the evaporation of liquid nitrogen, which in this way leads to increased cooling and compensates for cold losses in the system. The heat exchange can be performed using a single heat exchanger or using multiple heat exchangers thermally coupled, as discussed.
Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung bearbeitete Unreinargon kann insbesondere einen Gehalt von 90 bis 99,5% Argon und ansonsten 0,1 bis 9% Stickstoff, 100 bis 2000 ppm Kohlenmonoxid, 500 bis 5000 ppm Wasserstoff und/oder 10 bis 800 ppm Kohlendioxid aufweisen. In einem spezifischen Beispiel enthält das im Rahmen der vorliegenden Erfindung bearbeitete Unreinargon 99% Argon und ansonsten 0,5% Stickstoff, 1000 ppm Kohlenmonoxid, 2500 ppm Wasserstoff und 50 ppm Kohlendioxid und wird in einer Menge von 100 bis 500 Normkubikmetern pro Stunde, beispielsweise 100 bis 500 Normkubikmetern pro Stunde, bereitgestellt. The impure argon processed within the scope of the present invention can in particular contain 90 to 99.5% argon and otherwise 0.1 to 9% nitrogen, 100 to 2000 ppm carbon monoxide, 500 to 5000 ppm hydrogen and/or 10 to 800 ppm carbon dioxide . In a specific example, the impure argon processed in the context of the present invention contains 99% argon and otherwise 0.5% nitrogen, 1000 ppm carbon monoxide, 2500 ppm hydrogen and 50 ppm carbon dioxide and is at a rate of 100 to 500 standard cubic meters per hour, for example 100 up to 500 standard cubic meters per hour.
Das Unreinargon kann grundsätzlich sauerstofffrei oder im Wesentlichen sauerstofffrei sein, es kann jedoch auch beispielsweise, wie erwähnt, einen Gehalt von 100 bis 1.000 ppm, Sauerstoff aufweisen. In dem erwähnten spezifischen Beispiel enthält das Unreinargon beispielsweise ca. 500 ppm Sauerstoff. Dieser Sauerstoff kann durch die katalytische Umsetzung mit Wasserstoff zumindest teilweise entfernt werden. The impure argon can in principle be oxygen-free or essentially oxygen-free, but it can also, for example, as mentioned, have an oxygen content of 100 to 1000 ppm. For example, in the specific example mentioned, the impure argon contains about 500 ppm oxygen. This oxygen can be at least partially removed by the catalytic reaction with hydrogen.
Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Reinargon kann insbesondere mehr als 99,999% Argon und ansonsten 0,001 bis 0,1 ppm Kohlenmonoxid, 0,009 bis 0,9 ppm Sauerstoff und weniger als 10 ppb Stickstoff aufweisen. Es enthält in einem spezifischen Beispiel weniger als 0,1 ppm Kohlenmonoxid, 0,5 ppm Sauerstoff und weniger als 10 ppb Stickstoff und wird in einer Menge von 200 bis 300 Normkubikmetern pro Stunde, beispielsweise 280 Normkubikmetern pro Stunde, bereitgestellt. Bezüglich der erfindungsgemäß ebenfalls vorgeschlagenen Anlage zur Durchführung eines Industrieprozesses, die dafür eingerichtet ist, aus einem zur Durchführung eines Prozessschritts eingerichteten Anlagenteil Unreinargon auszuführen, das Unreinargon oder einen Teil hiervon unter Erhalt von Reinargon einer Aufbereitung zu unterwerfen, und das Reinargon oder einen Teil hiervon dem Prozessschritt wieder zuzuführen, sei auf den entsprechenden unabhängigen Patentanspruch und die obigen Erläuterungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner bevorzugten Ausgestaltungen ausdrücklich verwiesen. The pure argon provided within the scope of the present invention can in particular contain more than 99.999% argon and otherwise 0.001 to 0.1 ppm carbon monoxide, 0.009 to 0.9 ppm oxygen and less than 10 ppb nitrogen. In a specific example, it contains less than 0.1 ppm carbon monoxide, 0.5 ppm oxygen and less than 10 ppb nitrogen and is provided at a rate of 200 to 300 standard cubic meters per hour, for example 280 standard cubic meters per hour. With regard to the plant for carrying out an industrial process also proposed according to the invention, which is set up to carry out impure argon from a part of the plant set up to carry out a process step, to subject the impure argon or a part thereof to processing to obtain pure argon, and to subject the pure argon or a part thereof to the To resupply the process step, reference is expressly made to the corresponding independent patent claim and the above explanations with regard to the method according to the invention and its preferred configurations.
Die Anlage weist insbesondere Mittel auf, die dafür eingerichtet sind, ein Verfahren gemäß einer der erläuterten Ausgestaltungen durchzuführen. In particular, the system has means that are set up to carry out a method according to one of the configurations explained.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, die eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, which illustrates a preferred embodiment of the present invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing
Figur 1 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in vereinfachter, schematischer Darstellung. FIG. 1 illustrates a method according to one embodiment of the invention in a simplified, schematic representation.
Figur 2 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in vereinfachter, schematischer Darstellung. FIG. 2 illustrates a method according to an embodiment of the invention in a simplified, schematic representation.
Figur 3 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in vereinfachter, schematischer Darstellung. FIG. 3 illustrates a method according to an embodiment of the invention in a simplified, schematic representation.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Detailed description of the drawing
In den Figuren 1 , 2 und 3 sind jeweils Verfahren zur Durchführung eines insgesamt mit 100, 200 und 300 bezeichneten Industrieprozesses gemäß Ausführungsformen der Erfindung in vereinfachter, schematischer Darstellung veranschaulicht. In FIGS. 1, 2 and 3, methods for carrying out an industrial process denoted overall by 100, 200 and 300 according to embodiments of the invention are illustrated in a simplified, schematic representation.
Die Erläuterungen bezüglich bestimmter Verfahrensschritte gelten dabei jeweils auch für entsprechende Anlagenkomponenten, so dass die nachfolgenden Ausführungen ein Verfahren und eine entsprechend betriebene Anlage in gleicher Weise betreffen. In den Figuren sind, ohne irgendeine damit verbundene Einschränkung, flüssige Stoffströme mit schwarzen (ausgefüllten) Flusspfeilen veranschaulicht, gasförmige Stoffströme hingegen mit weißen (nicht ausgefüllten) Flusspfeilen. The explanations regarding certain process steps also apply to corresponding system components, so that the the following statements relate to a method and a correspondingly operated system in the same way. In the figures, without any limitation associated therewith, liquid streams are illustrated with black (filled) flow arrows, while gaseous streams are illustrated with white (open) flow arrows.
In den in Figur 1 , 2 und 3 veranschaulichten Verfahren 100, 200 und 300 wird aus einem Prozessschritt 10 der oben erläuterten Art Unreinargon in Form eines Stoffstroms A ausgeführt wird. Das Unreinargon, also der Stoffstrom A, wird unter Erhalt von Reinargon in Form eines Stoffstroms B einer insgesamt mit 20 bezeichneten Aufbereitung unterworfen, wobei, das Reinargon oder ein Teil hiervon, d.h. der Stoffstrom B oder ein Teil hiervon, dem Prozessschritt 10 wieder zugeführt wird, wie in den Figuren 1 und 2 nicht gesondert gezeigt. Unterschiede zwischen den Figuren 1 und 2 (Verfahren 100 und 200) einerseits und Figur 3 (Verfahren 300) andererseits ergeben sich in der Bearbeitung des Unreinargons, also des Stoffstroms A, wie unten erläutert. Die in Figur 3 (Verfahren 300) gegenüber Figur 2 (Verfahren 200) dargestellte abweichende Bearbeitung kann dabei ohne weiteres auch in dem in Figur 1 (Verfahren 100) veranschaulichten Verfahren zum Einsatz kommen. In the processes 100, 200 and 300 illustrated in FIGS. 1, 2 and 3, impure argon in the form of a stream A is carried out from a process step 10 of the type explained above. The impure argon, i.e. material flow A, is subjected to processing, generally designated 20, to obtain pure argon in the form of material flow B, with the pure argon or part thereof, ie material flow B or part thereof, being fed back to process step 10 , as shown in Figures 1 and 2 not separately. Differences between FIGS. 1 and 2 (methods 100 and 200) on the one hand and FIG. 3 (method 300) on the other hand arise in the processing of the impure argon, ie the material flow A, as explained below. The different processing shown in FIG. 3 (method 300) compared to FIG. 2 (method 200) can also be used in the method illustrated in FIG. 1 (method 100).
Die Aufbereitung 20 umfasst eine Verdichtung 21 mit nicht gesondert bezeichneter Nachkühlung (letztere nur in den Verfahren 100 und 200 gemäß den Figuren 1 und 2), einen Wärmetausch 22 zwischen den nachfolgend erläuterten Stoffströmen, insbesondere in einem gemeinsamen Wärmetauscher oder in mehreren, thermisch gekoppelten Wärmetauschern, und eine Rektifikation 23 in einer hier nochmals separat mit 24 bezeichneten Rektifikationskolonne, die einen Sumpfverdampfer 25 und einen Kopfkondensator 26 aufweist. Während in dem Verfahren 100 gemäß Figur 1 dabei ein Kopfkondensator 26 verwendet wird, der in einem Flüssigkeitsbad 26a angeordnet ist, in das Sumpfflüssigkeit der Rektifikationskolonne 24 eingespeist wird, wird in den Verfahren 200 und 300 gemäß den Figuren 2 und 3 ein Forced-Flow- Kondensatorverdampfer eingesetzt, d.h. die Sumpfflüssigkeit der Rektifikationskolonne 24 wird dort durch den Kopfkondensator 26 zwangsgeführt und gelangt nicht in ein entsprechendes Flüssigkeitsbad. The processing 20 includes a compression 21 with after-cooling not specifically designated (the latter only in the methods 100 and 200 according to FIGS. 1 and 2), a heat exchange 22 between the material flows explained below, in particular in a common heat exchanger or in several thermally coupled heat exchangers , and a rectification 23 in a rectification column, which is again designated separately as 24 and has a bottom evaporator 25 and a top condenser 26 . While in the process 100 according to FIG. 1 a top condenser 26 is used, which is arranged in a liquid bath 26a into which the bottom liquid of the rectification column 24 is fed, in the processes 200 and 300 according to FIGS. 2 and 3 a forced-flow Condenser evaporator used, ie the bottom liquid of the rectification column 24 is forced out there through the top condenser 26 and does not get into a corresponding liquid bath.
Das aus dem Prozessschritt 10 ausgeführte Unreinargon oder ein Teil hiervon, also der Stoffstrom A, wird der Verdichtung 21 , unter Abkühlung dem Wärmetausch 22, und unter Erhalt eines Unreinargonkondensats in Form eines Stoffstroms C einer zumindest teilweisen Kondensation in dem Sumpfverdampfer 25 unterworfen. Das Unreinargonkondensat, also der Stoffstrom C, wird (jeweils unter Entspannung über nicht gesondert mit Bezugszeichen versehene Ventile) zu einem ersten Teil in Form eines Stoffstroms D kondensiert in die Rektifikationskolonne 24 eingespeist und zu einem zweiten Teil in Form eines Stoffstroms E einer Verdampfung in dem Kopfkondensator 26 unterworfen. Der verdampfte zweite Anteil des Unreinargonkondensats oder ein Teil hiervon wird in Form eines Stoffstroms F als Kreislaufstrom der Rektifikation 23 wieder zugeführt. The running from the process step 10 impure argon or a part thereof, ie the stream A, the compression 21, with cooling the heat exchange 22, and subjected to at least partial condensation in the bottom evaporator 25 to obtain an impure argon condensate in the form of a stream C. The impure argon condensate, i.e. stream C, is fed into the rectification column 24 in a first condensed form in the form of a stream D and in a second part in the form of a stream E of evaporation in the (each with expansion via valves not provided with separate reference numbers). Top condenser 26 subjected. The vaporized second portion of the impure argon condensate or a portion thereof is fed back to the rectification 23 in the form of a stream F as a circulating stream.
Der Kreislaufstrom, also der Stoffstrom F, wird zumindest einem Teil der Verdichtung 21 zusammen mit dem aus dem Prozessschritt 10 ausgeführten Unreinargon oder dem der Verdichtung 21 unterworfenen Teil hiervon, also dem Stoffstrom A, unterworfen. Im dargestellten Beispiel wird der Stoffstrom F dabei stromauf der Verdichtung 21 mit dem aus dem Prozessschritt 10 ausgeführten Unreinargon oder dem der Verdichtung 21 unterworfenen Teil hiervon, also dem Stoffstrom A, vereinigt. Es ist alternativ aber auch möglich, eine entsprechende Vereinigung in der Verdichtung 21 , beispielsweise zwischen unterschiedlichen Verdichtungsstufen oder über eine Einspeisung an einer Zwischeneinspeisestelle in einem Schraubenverdichter, vorzunehmen. The circulating flow, ie the material flow F, is subjected to at least a part of the compression 21 together with the impure argon carried out from the process step 10 or the part thereof subjected to the compression 21, ie the material flow A. In the example shown, the material flow F is combined upstream of the compression 21 with the impure argon carried out from the process step 10 or with the part thereof subjected to the compression 21, ie the material flow A. Alternatively, however, it is also possible to carry out a corresponding combination in the compression 21, for example between different compression stages or via a feed at an intermediate feed point in a screw compressor.
Die Rektifikationskolonne 24 weist zwei übereinander angeordnete Trennabschnitte 29 auf, wobei der erste Teil des Unreinargonkondensats, der kondensiert in die Rektifikationskolonne 24 eingespeist wird, also der Stoffstrom D, zwischen den Trennabschnitten 29 in die Rektifikationskolonne 24 eingespeist wird. The rectification column 24 has two separating sections 29 arranged one above the other, the first part of the impure argon condensate, which is fed into the rectification column 24 in condensed form, ie the stream D, being fed into the rectification column 24 between the separating sections 29 .
Das Reinargon, also der Stoffstrom B, wird unter Verwendung eines in der Rektifikation 23 gebildeten Sumpfprodukts in Form eines Stoffstroms G bereitgestellt, wobei das in der Rektifikation 23 gebildete Sumpfprodukt oder ein Teil hiervon, also der Stoffstrom G, unter Erwärmung dem Wärmetausch 22 unterworfen wird. Ferner wird das in der Rektifikation 23 gebildete Sumpfprodukt oder der Teil hiervon, der unter Erwärmung dem Wärmetausch 22 unterworfen wird, also der Stoffstrom G, nach der Entnahme und vor der Erwärmung einer Verdampfung in dem Kopfkondensator 26 unterworfen sowie im dargestellten Beispiel vor und nach der Verdampfung in dem Kopfkondensator 26 einem gegenseitigen Wärmetausch 28, also einem entsprechenden Wärmetausch 28 "gegen sich selbst" unterworfen. Wie erwähnt, unterscheidet sich das Verfahren 100 gemäß Figur 1 einerseits von den Verfahren 200 und 300 gemäß den Figuren 2 und 3 andererseits bezüglich der Trennung 10 insbesondere in der Ausgestaltung des Kopfkondensators 26. The pure argon, i.e. stream B, is provided in the form of a stream G using a bottom product formed in rectification 23, with the bottom product formed in rectification 23 or a part thereof, i.e. stream G, being subjected to heat exchange 22 while being heated . Furthermore, the bottom product formed in rectification 23 or the part thereof that is subjected to heat exchange 22 with heating, i.e. material flow G, is subjected to evaporation in top condenser 26 after removal and before heating, and in the example shown before and after the Evaporation in the top condenser 26 subject to a mutual heat exchange 28, ie a corresponding heat exchange 28 "against itself". As mentioned, the method 100 according to Figure 1 differs on the one hand from the methods 200 and 300 according to Figures 2 and 3 on the other hand with regard to the separation 10, in particular in the design of the top condenser 26.
Nach der Entnahme und vor der Verdampfung in dem Kopfkondensator 26 kann das Sumpfprodukt, das dort verdampft wird, mittels eines (nur in Figur 3 entsprechend bezeichneten) Ventils 26b auf ein Druckniveau gedrosselt werden, das auf Grundlage einer Zieltemperatur nach der Verdampfung in dem Kopfkondensator 26 eingestellt wird. Diese Ausgestaltung dient, wie erwähnt, insbesondere zur Druckhaltung in der Rektifikationskolonne 24. Der Druck kann insbesondere mittels einer entsprechenden TIC-Regelung (die das Ventil 26b einstellt und die Temperatur des verdampften Fluids, also des Stoffstroms E nach der Verdampfung, erfasst) eingestellt werden. Entsprechende Maßnahmen sind optional, aber gleichwohl in allen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung einsetzbar. Der Wärmetausch 22 wird in der Ausgestaltung gemäß Figur 3 typischerweise nicht vorgenommen. Er ist auch in den anderen Ausgestaltungen optional. After removal and before evaporation in the head condenser 26, the bottom product, which is evaporated there, can be throttled by means of a valve 26b (correspondingly designated only in Figure 3) to a pressure level that is based on a target temperature after evaporation in the head condenser 26 is set. As mentioned, this configuration serves in particular to maintain the pressure in the rectification column 24. The pressure can be adjusted in particular by means of a corresponding TIC control (which adjusts the valve 26b and records the temperature of the evaporated fluid, i.e. the material flow E after the evaporation). . Corresponding measures are optional, but can nonetheless be used in all configurations of the present invention. The heat exchange 22 is typically not carried out in the embodiment according to FIG. It is also optional in the other configurations.
Ein in der Rektifikation 23 gebildetes Kopfgas wird zu einem ersten Anteil in dem Kopfkondensator 26 kondensiert und in Form eines Stoffstroms H als Rücklauf in die Rektifikation 23 zurückgeführt, zu einem zweiten Anteil dagegen in Form eines Stoffstroms K unter Erwärmung dem Wärmetausch 22 unterworfen und aus dem Verfahren ausgeführt und beispielsweise letztlich an die Umgebung (Atmosphäre ATM) abgegeben. A top gas formed in rectification 23 is condensed in a first proportion in top condenser 26 and returned to rectification 23 in the form of a stream H as reflux, while a second proportion in the form of a stream K is subjected to heat exchange 22 with heating and from the Executed method and, for example, ultimately released to the environment (atmosphere ATM).
Die Aufbereitung 20 umfasst in allen dargestellten Beispielen eine adsorptive Reinigung 27, der der Stoffstrom A bzw. ein hieraus gebildeter Stoffstrom vor der Abkühlung durch den Wärmetausch 22 unterworfen wird, wobei der Stoffstrom K nach der Erwärmung in dem Wärmetausch 22 teilweise als Regeneriergas in der adsorptiven Reinigung 27 verwendet wird, insbesondere nach weiterer Erwärmung in einem nicht gesondert bezeichneten Heizer. In all of the examples shown, treatment 20 includes adsorptive purification 27, to which material flow A or a material flow formed from it is subjected before it is cooled by heat exchanger 22, material flow K being partially used as regeneration gas in the adsorptive after heating in heat exchanger 22 Cleaning 27 is used, especially after further heating in a heater not designated separately.
Während die gezeigten Ausgestaltungen gemäß den Figuren 1 und 2 (Verfahren 100 und 200) die Bearbeitung sauerstofffreien oder im Wesentlichen sauerstofffreien Unreinargons betreffen, ist die Ausgestaltung gemäß Figur 3 (Verfahren 300) zur Bearbeitung von sauerstoffhaltigem Unreinargon eingerichtet. Dazu kann der Stoffstrom A zusammen mit dem Kreislaufstrom F nach der Verdichtung, insbesondere ohne anschließende Nachkühlung zur Bereitstellung der erforderlichen Reaktionswärme, einer katalytischen Umsetzung 30 von Sauerstoff mit Wasserstoff zu Wasser unterworfen werden. Reicht der Wasserstoffgehalt des Unreinargons dabei nicht aus, kann, wie in Form eines gestrichelten Stoffstroms H2 veranschaulicht, externer Wasserstoff zugegeben werden. Nach der katalytischen Umsetzung 30 kann eine Kühlung 31 zur kondensativen Abtrennung von Wasser H2O in einem Wasserabscheider 32 vorgenommen werden. Restwasser kann in der adsorptiven Reinigung 27 entfernt werden. While the configurations shown according to FIGS. 1 and 2 (methods 100 and 200) relate to the processing of oxygen-free or essentially oxygen-free impure argon, the configuration according to FIG. 3 (method 300) is set up for processing oxygen-containing impure argon. He can do that Substance stream A together with the circuit stream F after the compression, in particular without subsequent post-cooling to provide the required heat of reaction, are subjected to a catalytic conversion 30 of oxygen with hydrogen to form water. If the hydrogen content of the impure argon is not sufficient, external hydrogen can be added, as illustrated in the form of a dashed H2 material flow. After the catalytic conversion 30, cooling 31 can be carried out in a water separator 32 for the condensative removal of water H2O. Residual water can be removed in the adsorptive cleaning 27.
Das Reinargon oder der Teil hiervon, der dem Prozessschritt 10 wieder zugeführt wird, wird in allen veranschaulichten Ausgestaltungen einer geeigneten Verdichtung 30 unterworfen. Der Wärmetausch 22 wird im dargestellten Beispiel ferner unter Verdampfung von Flüssigstickstoff LIN durchgeführt, der in Form eines Stoffstroms L bereitgestellt und anschließend wie der Stoffstrom K als Regeneriergas verwendet werden kann. The pure argon or the part thereof that is fed back to the process step 10 is subjected to a suitable compression 30 in all illustrated embodiments. In the example shown, the heat exchange 22 is also carried out with the evaporation of liquid nitrogen LIN, which is provided in the form of a stream L and can then be used, like the stream K, as regeneration gas.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Durchführung eines Industrieprozesses (100), bei dem aus einem Prozessschritt (10) Unreinargon ausgeführt wird, bei dem das Unreinargon oder ein Teil hiervon unter Erhalt von Reinargon einer Aufbereitung (20) unterworfen wird, und bei dem das Reinargon oder ein Teil hiervon dem Prozessschritt (10) wieder zugeführt wird, wobei Method for carrying out an industrial process (100), in which impure argon is carried out from a process step (10), in which the impure argon or a part thereof is subjected to a treatment (20) to obtain pure argon, and in which the pure argon or a part thereof the process step (10) is fed back, wherein
- die Aufbereitung (20) eine Verdichtung (21 ), einen Wärmetausch (22) und eine Rektifikation (23) in einer Rektifikationskolonne (24) umfasst, die einen Sumpfverdampfer (25) und einen Kopfkondensator (26) aufweist, - the processing (20) comprises a compression (21), a heat exchange (22) and a rectification (23) in a rectification column (24) which has a bottom evaporator (25) and a top condenser (26),
- das aus dem Prozessschritt (10) ausgeführte Unreinargon oder ein Teil hiervon der Verdichtung (21 ), unter Abkühlung dem Wärmetausch (22), und unter Erhalt eines Unreinargonkondensats einer zumindest teilweisen Kondensation in dem S umpfverdampfer (25) unterworfen wird, - The impure argon carried out from the process step (10) or a part thereof is subjected to the compression (21), to the heat exchange (22) with cooling, and to an at least partial condensation in the bottom evaporator (25) to obtain an impure argon condensate,
- Das Unreinargonkondensat zu einem ersten Teil kondensiert in die Rektifikationskolonne (24) eingespeist und ein zu einem zweiten Teil einer Verdampfung in dem Kopfkondensator (26) unterworfen wird, und - The impure argon condensate is fed into the rectification column (24) condensed to a first part and subjected to a second part of evaporation in the top condenser (26), and
- der verdampfte zweite Anteil des Unreinargonkondensats oder ein Teil hiervon als Kreislaufstrom der Rektifikation (23) wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - the evaporated second portion of the impure argon condensate or a portion thereof is fed back to the rectification (23) as a circulating flow, characterized in that
- der Kreislaufstrom zumindest einem Teil der Verdichtung (21 ) zusammen mit dem aus dem Prozessschritt (10) ausgeführten Unreinargon oder dem der Verdichtung (21 ) unterworfenen Teil hiervon unterworfen wird, - the circulating stream is subjected to at least a part of the compression (21) together with the impure argon carried out from the process step (10) or the part thereof subjected to the compression (21),
- das Reinargon unter Verwendung eines in der Rektifikation (23) gebildeten Sumpfprodukts bereitgestellt wird, wobei das in der Rektifikation (23) gebildete Sumpfprodukt oder ein Teil hiervon unter Erwärmung dem Wärmetausch (22) unterworfen wird, und - das in der Rektifikation (23) gebildete Sumpfprodukt oder der Teil hiervon, der unter Erwärmung dem Wärmetausch (22) unterworfen wird, nach der Entnahme und vor der Erwärmung einer Verdampfung in dem Kopfkondensator (26) unterworfen wird. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem das Unreinargon Sauerstoff enthält, bei dem das Unreinargon stromab der Verdichtung einer katalytischen Umsetzung (30) zumindest eines Teils des Sauerstoffs mit Wasserstoff zu Wasser unterworfen und danach zumindest zum Teil der Aufbereitung (20) unterworfen wird. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem das in der Rektifikation (23) gebildete Sumpfprodukt oder der Teil hiervon, der unter Erwärmung dem Wärmetausch (22) unterworfen wird, nach der Entnahme und vor der Verdampfung in dem Kopfkondensator (26) auf ein Druckniveau gedrosselt wird, das auf Grundlage einer Zieltemperatur nach der Verdampfung in dem Kopfkondensator (26) eingestellt wird. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der Kopfkondensator (26) als Badverdampfer ausgebildet ist, wobei das in der Rektifikation (23) gebildete Sumpfprodukt oder der Teil hiervon, der der Verdampfung in dem Kopfkondensator (26) unterworfen wird, in ein Flüssigkeitsbad (26a) des Kopfkondensators (26) eingespeist wird, oder bei dem der Kopfkondensator (26) als Zwangsführungs-Kondensatorverdampfer ausgebildet ist, wobei das in der Rektifikation (23) gebildete Sumpfprodukt oder der Teil hiervon, der der Verdampfung in dem Kopfkondensator (26) unterworfen wird, und zumindest ein Teil des Kreislaufstroms durch Passagen des Kopfkondensators (26) zwangsgeführt werden. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein in der Rektifikation (23) gebildetes Kopfgas in dem Kopfkondensator (26) kondensiert und danach zu einem ersten Anteil als Rücklauf in die Rektifikation zurückgeführt wird und zu einem zweiten Anteil unter Erwärmung dem Wärmetausch (22) unterworfen und aus dem Verfahren ausgeführt wird. 19 Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Aufbereitung (20) eine adsorptive Reinigung (27) umfasst, wobei der zweite Anteil des in der Rektifikation (23) gebildeten Kopfgases, das unter Erwärmung dem Wärmetausch (22) unterworfen und aus dem Verfahren ausgeführt wird, nach der Erwärmung als Regeneriergas in der adsorptiven Reinigung (27) verwendet wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Rektifikationskolonne (24) zwei übereinander angeordnete Trennabschnitte (27) aufweist, wobei der erste Teil des Unreinargonkondensats, der kondensiert in die Rektifikationskolonne (24) eingespeist wird, zwischen den Trennabschnitten (27) in die Rektifikationskolonne (24) eingespeist wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Rückführstrom in einer Menge gebildet wird, die bei 25 bis 75% einer Menge des aus dem Prozessschritt (10) ausgeführten Unreinargons oder dessen der Verdichtung (21) unterworfenen Teils hiervon liegt. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Verdichtung (21) auf ein Druckniveau von 4 bis 6 bar durchgeführt wird, bei dem die Rektifikationskolonne (24) auf einem Druckniveau von 2,5 bis 5 bar betrieben wird, und bei dem der Kopfkondensator (26) auf Verdampfungsdruckniveaus von 1 ,1 bis 3 bar betrieben wird. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Reinargon oder der Teil hiervon, der dem Prozessschritt (10) wiederzugeführt wird, von dem Verdampfungsdruckniveau auf ein Druckniveau von 9 bis 15 bar verdichtet wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Wärmetausch (22) unter Verwendung eines einzigen Wärmetauschers oder unter Verwendung mehrerer, thermisch gekoppelter Wärmetauscher durchgeführt wird. Anlage zur Durchführung eines Industrieprozesses (100), die dafür eingerichtet ist, aus einem zur Durchführung eines Prozessschritts (10) eingerichteten Anlagenteil Unreinargon auszuführen, das Unreinargon oder einen Teil hiervon unter Erhalt von Reinargon einer Aufbereitung (20) zu unterwerfen, und das Reinargon oder 20 einen Teil hiervon dem Prozessschritt (10) wieder zuzuführen, wobei die Anlage Mittel aufweist, die dafür eingerichtet sind, - the pure argon is provided using a bottom product formed in the rectification (23), the bottom product formed in the rectification (23) or a part thereof being subjected to the heat exchange (22) while being heated, and - the bottom product formed in the rectification (23) or the part thereof which is subjected to the heat exchange (22) with heating is subjected to evaporation in the top condenser (26) after removal and before heating. Method according to Claim 1, in which the impure argon contains oxygen, in which the impure argon is subjected downstream of the compression to a catalytic conversion (30) of at least part of the oxygen with hydrogen to form water and then at least part of the treatment (20). Process according to Claim 1, in which the bottom product formed in the rectification (23) or the part thereof which is subjected to the heat exchange (22) while being heated is throttled to a pressure level after removal and before evaporation in the top condenser (26). , which is set based on a target temperature after evaporation in the top condenser (26). Process according to Claim 4 or 5, in which the top condenser (26) is designed as a bath evaporator, the bottom product formed in the rectification (23) or the part thereof which is subjected to evaporation in the top condenser (26) being introduced into a liquid bath ( 26a) of the top condenser (26) is fed in, or in which the top condenser (26) is designed as a forced-guide condenser evaporator, the bottom product formed in the rectification (23) or the part thereof being subjected to evaporation in the top condenser (26). and at least a portion of the recycle stream is forced through passages in the top condenser (26). Process according to one of the preceding claims, in which a top gas formed in the rectification (23) is condensed in the top condenser (26) and then returned to a first portion as reflux in the rectification and to a second portion with heating the heat exchange (22) subjected to and executed from the process. 19 The method according to claim 5, wherein the treatment (20) comprises an adsorptive purification (27), wherein the second portion of the top gas formed in the rectification (23) is subjected to the heat exchange (22) while being heated and is removed from the process , After heating as regeneration gas in the adsorptive cleaning (27) is used. Process according to one of the preceding claims, in which the rectification column (24) has two separating sections (27) arranged one above the other, the first part of the impure argon condensate which is condensed fed into the rectification column (24) being fed into the rectification column between the separating sections (27). (24) is fed. A method as claimed in any one of the preceding claims, wherein the recycle stream is formed in an amount which is from 25 to 75% of an amount of the impure argon discharged from process step (10) or its portion thereof subjected to compression (21). Process according to one of the preceding claims, in which the compression (21) is carried out to a pressure level of 4 to 6 bar, in which the rectification column (24) is operated at a pressure level of 2.5 to 5 bar, and in which the top condenser (26) is operated at evaporation pressure levels of 1.1 to 3 bar. A method according to claim 12, wherein the pure argon or part thereof which is recycled to the process step (10) is compressed from the evaporation pressure level to a pressure level of 9 to 15 bar. A method according to any one of the preceding claims, wherein the heat exchange (22) is performed using a single heat exchanger or using multiple heat exchangers thermally coupled. Plant for carrying out an industrial process (100), which is set up to carry out impure argon from a part of the plant set up to carry out a process step (10), to subject the impure argon or a part thereof to a treatment (20) to obtain pure argon, and the pure argon or 20 feeding part of this back to the process step (10), the plant having means which are set up for this
- in der Aufbereitung (20) eine Verdichtung (21 ), einen Wärmetausch (22) und eine Rektifikation (23) in einer Rektifikationskolonne (24) mit einem Sumpfverdampfer (25) und einem Kopfkondensator (26) vorzunehmen, - carry out a compression (21), a heat exchange (22) and a rectification (23) in a rectification column (24) with a bottom evaporator (25) and a top condenser (26) in the preparation (20),
- das aus dem Prozessschritt (10) ausgeführte Unreinargon oder ein Teil hiervon der Verdichtung (21 ), unter Abkühlung dem Wärmetausch (22), und unter Erhalt eines Unreinargonkondensats einer zumindest teilweisen Kondensation in dem S umpfverdampfer (25) zu unterwerfen, - to subject the impure argon carried out from the process step (10) or a part thereof to the compression (21), to the heat exchange (22) with cooling, and to an at least partial condensation in the bottom evaporator (25) to obtain an impure argon condensate,
- Das Unreinargonkondensat zu einem ersten Teil kondensiert in die Rektifikationskolonne (24) einzuspeisen und ein zu einem zweiten Teil einer Verdampfung in dem Kopfkondensator (26) zu unterwerfen, und - Feeding the impure argon condensate condensed to a first part into the rectification column (24) and subjecting it to a second part of evaporation in the top condenser (26), and
- den verdampften zweiten Anteil des Unreinargonkondensats oder einen Teil hiervon als Kreislaufstrom der Rektifikation (23) wieder zuzuführen, gekennzeichnet durch Mittel, die dafür eingerichtet sind, - returning the evaporated second portion of the impure argon condensate or a portion thereof as a circulating stream to the rectification (23), characterized by means that are set up for this,
- den Kreislaufstrom zumindest einem Teil der Verdichtung (21) zusammen mit dem aus dem Prozessschritt (10) ausgeführten Unreinargon oder dem der Verdichtung (21) unterworfenen Teil hiervon zu unterwerfen, - to subject the circulating stream to at least a part of the compression (21) together with the impure argon carried out from the process step (10) or the part thereof subjected to the compression (21),
- das Reinargon unter Verwendung eines in der Rektifikation (23) gebildeten Sumpfprodukts bereitzustellen und dabei das in der Rektifikation (23) gebildete Sumpfprodukt oder ein Teil hiervon unter Erwärmung dem Wärmetausch (22) zu unterwerfen, und - providing the pure argon using a bottom product formed in the rectification (23) and thereby subjecting the bottom product formed in the rectification (23) or a part thereof to the heat exchange (22) with heating, and
- das in der Rektifikation (23) gebildete Sumpfprodukt oder der Teil hiervon, der unter Erwärmung dem Wärmetausch (22) unterworfen wird, nach der Entnahme und vor der Erwärmung einer Verdampfung in dem Kopfkondensator (26) zu unterwerfen. - to subject the bottom product formed in the rectification (23) or the part thereof which is subjected to the heat exchange (22) with heating, after removal and before the heating, to evaporation in the top condenser (26).
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