FR2564816A1 - Procede et dispositif pour la separation par adsorption de krypton d'un melange gazeux krypton/azote - Google Patents

Abstract

LA SEPARATION S'EFFECTUE DANS UNE COLONNE D'ADSORPTION 1 QUI EST REMPLIE SUR UNE PARTIE DE SA LONGUEUR AVEC UN MILIEU ADSORBANT AFIN D'OBTENIR UNE SEPARATION DES CONSTITUANTS GAZEUX A LA SORTIE 15 LORS DE LA DESORPTION DE LA COLONNE. LE MILIEU ADSORBANT EST DU CHARBON ACTIF OU UN TAMIS MOLECULAIRE. LA COLONNE D'ADSORPTION 1 EST PRECEDEE D'UN DISPOSITIF D'ADSORPTION 2 POUR LE XENON. L'ADSORPTION S'EFFECTUE A LA TEMPERATURE AMBIANTE ET LA DESORPTION AVEC UN REFROIDISSEMENT A L'AZOTE LIQUIDE. L'INVENTION EST APPLICABLE A LA SEPARATION DE L'ISOTOPE DU KRYPTONKR-85 DE L'EFFLUENT GAZEUX D'UNE INSTALLATION DE RETRAITEMENT DE COMBUSTIBLES NUCLEAIRES IRRADIES.

Description

L'invention concerne un procédé pour la sépa-

ration par adsorption de krypton d'un mélange gazeux contenant, outre du krypton, surtout de l'azote, dans une colonne d'adsorption. La colonne d'adsorption est remplie sur une longueur L s'étendant en direction du mélange gazeux entrant avec un milieu adsorbant du krypton et de l'azote. Après adsorption des composants gazeux dans la colonne, le milieu d'adsorption est désorbé au moyen d'un fluide de lavage gazeux dans une phase suivante du procédé. Le fluide de lavage traverse la colonne d'adsorption dans le sens o, dans la première phase du procédé, le mélange gazeux avait été

introduit dans la colonne d'adsorption.

La séparation de krypton d'un mélange gazeux doit être effectuée surtout dans le cas de l'effluent gazeux d'une installation de retraitement pour éléments combustibles nucléaires irradiés, en raison de la radioactivité de l'isotope du krypton Kr-85, lequel

est libéré lors du retraitement du combustible nuclé-

aire. L'isotope du krypton Kr-85 est un émetteur de rayonnement avec une demi-vie radioactive de 10,7 années et il est contenu dans le mélange d'isotopes du

krypton sous une fraction de 7 % en volume. Pour sé-

parer le krypton en tant que gaz rare, il s'offre uniquement des processus de séparation physiques, dont l'adsorption du krypton sur des milieux adsorbants, tels que charbon actif ou tamis moléculaire, convient de préférence pour le retraitement de combustibles nucléaires en raison de son fonctionnement sûr et fiable. Le retraitement de combustibles nucléaires exige d'opérer selon la technologie des cellules chaudes, c'est-à-dire dans des espaces blindés contre la sortie de rayonnement radioactif et dans lesquels les opérations ne peuvent être effectuées que par télécommande ou au moyen de manipulateurs. On s'efforce par conséquent d'obtenir une conduite simple des

installations d'adsorption.

Dans l'effluent gazeux d'une installation de retraitement sont contenus, outre le krypton et l'azote, le dernier en tant que composant de l'air introduit dans l'installation de retraitement, des constituants gazeux tels que NOx, des aérosols, de l'iode, de la vapeur d'eau et de l'oxygène. Avant la séparation du krypton, l'effluent gazeux doit par conséquent être soumis à une purification préalable, par laquelle sont séparées d'abord les fractions de NO, les aérosols et l'iode puis le NO résiduel, la vapeur d'eau et enfin x x l'iode puis le NO X résiduel, la vapeur d'eau et enfin le xénon. L'effluent gazeux résiduel présente environ 0,1 % en volume de krypton et, pour l'essentiel, une fraction de 80 % en volume d'azote. Le krypton doit être extrait de ce mélange gazeux de façon largement isolée afin de réduire autant que possible le volume résiduel à stocker. La contamination du krypton à stocker - par exemple par des fractions résiduelles d'azote, oxygène, xénon - ne doit pas dépasser 10 % en

volume en tout.

Par la séparation par adsorption de krypton, il est connu, par le brevet allemand DE 2 210 264, d'utiliser une colonne d'adsorption remplie de charbon

actif, qui est chargée de krypton jusqu'au pas-

sage du krypton. Le krypton adsorbé est extrait de la colonne d'adsorption par une désorption combinée par

dépression et par gaz de lavage. Ce procédé a l'incon-

vénient, d'une part, que la phase de pompage nécessaire à la désorption dure longtemps, d'autre part, que les facteurs d'enrichissement obtenus pour le krypton dans le gaz de lavage à la désorption de la colonne sont assez

faibles. Un procédé de séparation semblable avec ad-

sorption et désorption et changement de température et

de pression est décrit dans la demande de brevet alle-

mand DE-OS 2 655 936. Toutefois, dans ce procédé, les gaz rares que sont le crypton et le xénon sont séparés ensemble dans

une colonne d'adsorption.

Par la demande de brevet allemand DE-OS 2 326 , on connaît un procédé à séparation continue de krypton o le milieu adsorbant traverse une chambre d'adsorption refroidie parcourue par l'effluent gazeux puis une chambre de désorption chauffée libérant les fractions gazeuses adsorbées. Les gaz rares krypton et xénonjdésorbés sont séparés dans une section de

rectisorption (rectification par désorption). La ca-

pacité de séparation pouvant être obtenue dépend, avec ce procédé, très largement des propriétés adsorbantes

du milieu d'adsorption.

Onéreux est également un autre procédé d'adsorption qui est décrit dans une demande de brevet

internationalepubliée par l'Office des Brevets Alle-

mand sous le numéro DE 30 49 761 A1. Ce procédé com-

prend, dans des étapes de processus successives utili-

sant chacune au moins deux colonnes d'adsorption, d'abord la séparation du xénon, puis celle de l'oxygène et enfin celle du krypton de l'effluent gazeux, de sorte qu'il reste de l'azote pur à la fin des phases d'adsorption. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on utilise exclusivement des tamis moléculaires qui

sont en partie préparés spécialement.

Un enrichissement important du krypton dans le

mélange gazeux à épurer et une séparation par appli-

cation de la chromatographie en phase gazeuse sont connus par la demande de brevet allemand DE-OS 32 14 825. On s'efforce d'obtenir une simplification plus poussée dans la séparation du krypton de l'effluent gazeux. Le but de l'invention est de créer un procédé pour séparer du krypton d'un mélange gazeux contenant,

outre le krypton, essentiellement de l'azote,_permet-

tant d'obtenir, avec une conduite simple du processus, une haute capacité de séparation et avec lequel une grande partie de l'ensemble du processus de séparation

des gaz est également réalisable en dehors de cel-

lules chaudes.

Selon l'invention, ce résultat est obtenu, avec un procédé du type mentionné au début, qui est -

caractérisé en ce que le milieu d'adsorption est seu-

lement chargé de krypton sur une longueur partielle LO0 de la longueur totale L de la colonne, à partir de l'entrée de gaz de la colonne d'adsorption, de manière que, à la désorption de la colonne d'adsorption par le fluide de lavageon puisse prélever séparément l'un

de l'autre, à la sortie de gaz de la colonne d'adsorp-

tion, d'abord de l'azote seulement et ensuite du krypton. La colonne d'adsorption est chargée avec le mélange gazeux de manière que le milieu adsorbant soit seulement chargé en partie avec du krypton et que, en tenant compte des vitesses de migration du krypton et de l'azote adsorbés lors de la désorption de la colonne d'adsorption par du gaz de lavage, on puisse prélever, à la sortie de gaz de la colonne d'adsorption, d'abord de l'azote seulement et du krypton ensuite. Les

vitesses de migration des substances adsorbées dé-

pendent essentiellement de la température, de la nature

du produit adsorbant et de la vitesse du gaz de lavage.

Pour les vitesses de migration du krypton vKr et de l'azote vN dans le milieu adsorbant on obtient des

valeurs vKr < VN. A la désorption, la colonne d'adsorp-

tion est par conséquent traversée plus vite par l'azote que par le krypton. Partant de cette différence des vitesses de migration, on a par conséquent, pour une colonne d'adsorption qui, comme indiqué au début, est remplie sur une longueur L de milieu adsorbant, en direction d'écoulement du mélange gazeux ou du gaz de lavage, une possibilité de charge maximale en krypton sur une longueur partielle Lo qui est telle que l'azote a déjà quitté la colonne d'adsorption avant que le krypton n'apparaisse à la sortie. La longueur partielle

L est déterminée expérimentalement.

o Lorsque, en tenant compte de ce qui précède, le milieu adsorbant dans la colonne est chargé en krypton jusqu'à la longueur partielle L et lorsque ce milieu est ensuite désorbé par un gaz de lavage, on obtient à la fin de la colonne, avec le gaz de lavage, d'abord la totalité de l'azote adsorbé et

ensuite le krypton avec le gaz de lavage.

Le chargement de la colonne d'adsorption avec du krypton jusqu'à la longueur partielle LO0 admissible s'effectue de préférence en introduisant le mélange

gazeux dans la colonne d'adsorption alors que sa sor-

tie de gaz est fermée, avec élévation de la pression jusqu'à une pression de gaz préfixée. Lorsque cette pression est atteinte, l'amenée de mélange gazeux est arrêtée. Ensuite, pour la désorption des fractions

gazeuses adsorbées, on produit un lavage, avec la sor-

tie de gaz ouverte et en envoyant, à partir de la sortie de gaz, d'abord du gaz de lavage avec de l'azote dans un conduit d'azote et ensuite du gaz de lavage

avec du krypton dans un conduit de krypton. La pres-

sion de gaz maximale réglable du mélange gazeux au

chargement de la colonne d'adsorption peut être déter-

minée expérimentalement par la capacité de charge maximale de la colonne avec du krypton jusqu'à la longueur partielle LO' Pour le cas o des conditions limites dont il faut tenir compte lors de la mise en oeuvre technique ne permettent pas le réglage de la pression de gaz maximale requise pour le remplissage de la colonne d'adsorption, il est possible, par l'ouverture partielle de la sortie de gaz, de faire entrer une telle quantité de mélange gazeux dans la la colonne que le milieu adsorbant soit chargé de krypton jusqu'à la longueur partielle LO0 préfixée de

la colonne. Un tel chargement de la colonne d'adsorp-

tion par ajustement d'une pression de gaz préfixée est

avantageusement réalisable à la température ambiante.

Au cas o le débit d'effluent gazeux doit être aug-

menté et le débit d'hélium doit être réduit, on peut y

parvenir en refroidissant la colonne d'adsorption pen-

dant le processus de charge. La désorption de la co-

lonne s'effectue à une pression qui est inférieure à la pression de gaz lors du chargement. Il convient

de décharger la colonne à la pression atmosphérique.

La désorption peut être effectuée également à la tem-

pérature ambiante, mais on obtient une désorption plus

rapide en chauffant le milieu adsorbant.

Comme gaz de lavage, on peut utiliser des gaz inertes ou des gaz adéquats qui ne réagissent pas

chimiquem ent avec les composants du mélange gazeux.

La désorption de la colonne d'adsorption s'effectue de préférence avec du hélium car l'hélium et le krypton peuvent facilement être séparés l'un de l'autre, par congélation du krypton par exemple. Pour qu'il ne soit pas nécessaire de débarrasser la colonne complètement du krypton adsorbé avant de la charger de nouveau avec du mélange gazeux dont les composants sont à séparér, il peut être prévu, lors de la nouvelle charge de la colonne, d'intervertir son entrée et sa sortie de gaz, de sorte que le mélange gazeux qui est de nouveau à introduire dans la colonne pénètre dans celle-ci par l'endroit o le m.élange gaz de lavage/krypton avait précédemment été prélevé. Le krypton encore présent à cet endroit de la colonne à la suite de la désorption est ainsi évacué lors de l'opération de séparation consécutive.

Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'in-

vention, on peut utiliser une colonne d'adsorption ayant les caractéristiques suivantes: partant des grandeurs connues VKr = vitesse de migration du krypton à la désorption par du gaz de lavage VN = vitesse de migration de l'azote à la désorption avec du gaz de lavage L0 = longueur partielle de la colonne d'adsorption qui est chargée de krypton alors que la sortie de gaz de la colonne est fermée; LO0 dépend de la pression de gaz ainsi que de la nature et de la température du milieu adsorbant, on obtient, pour la longueur L de la colonne remplie de milieu adsorbant, l'estimation L0 L > vKr

V

VN Dans le but d'accroltrela capacité d'adsorption du milieu adsorbant, de réduire le volume des sections d'adsorption, d'obtenir une diminution du débit du courant de lavage et de réduire globalement le volume de cellules chaudes à mettre à la disposition pour la séparation de xénon et de krypton, il est possible, selon un mode de réalisation de l'invention d'utiliser

la capacité d'adsorption considérable du milieu adsor-

bant à basses températures. Dans un tel mode de réali-

sation, la première section d'adsorption, qui est pré-

vue pour la retenue de xénon, peut être refroidie à -130 C et la deuxième section, destinée à l'adsorption

de krypton, peut être réglée à une température com-

prise entre -150 C et -180 C. La température de -130 C pour la première section d'adsorption est la température minimale pour l'adsorption de xénon car,

au-dessous de cette température, l'adsorption simul-

tanée (coadsorption) de krypton dans la première sec-

tion devient si considérable que la séparation désirée du xénon et du krypton devient plus médiocre car le

xénon désorbé après le chauffage des sections d'adsorp-

tion est fortement pollué avec du krypton. La tempé-

rature la plus basse pouvant être réglée pour l'ad-

sorption de krypton dans la deuxième colonne d'adsorp-

tion dépend de la fraction d'oxygène dans le mélange

gazeux. L'oxygène coadsorbé diminue la capacite d'ad-

sorption pour le krypton. Moins le mélange gazeux contient d'oxygène, plus basse peut être choisie la température et plus la capacité d'adsorption croissante du milieu adsorbant peut être exploitée. La première section d'adsorption n'est que partiellement chargée de xénon et la deuxième est partiellement chargée de krypton afin d'obtenir, lors de la désorption, une séparation entre les fractions d'air, le krypton et le xénon. Selon l'invention, pour la désorption, les deux colonnes d'adsorption sont chauffées par paliers avec apport de fluide de lavage. Pour la première phase de chauffage, il importe de régler une température de désorption à laquelle les différentes vitesses de migration des fractions d'air, du krypton et du xénon dans le milieu adsorbant présentent un rapport tel que l'on peut prélever, à la sortie de gaz commune de la deuxième section d'adsorption, d'abord les fractions

d'air adsorbées et ensuite du krypton fortement enri-

chi. A l'apparition de krypton à la sortie de gaz, les deux sections d'adsorption sont chauffées davantage et, à la suite du prélèvement de krypton de la deuxième

section, il s'écoule finalement du xénon de celle-ci.

Pour la désorption de xénon, il convient d'utiliser

une température supérieure à 80 C.

On obtient une conduite optimale du processus, pour la séparation de krypton du mélange gazeux à la désorption, lorsque, jusqu'au stade de passage du krpton on ajuste la température dans la première colonne d'absorption à une valeur qui n'est pas supérieure à - 20 C et dans la deuxième colonne d'absorption à une valeur qui n'est pas supérieure à C. A ce niveau de température, après la désorption complète d'azote et d'oxygène, on peut prélever,à la sortie de gaz de la deuxième colonnedu krypton qui n'est que très faiblement pollué. Lorsque, selon une autre caractéristique de l'invention, la vitesse de chauffage jusqu'au stade de passage du krypton à la sortie de gaz de la deuxième section d'adsorption est ajustée de manière qu'un profil de température plat s'établisse dans le milieu adsorbant, on obtient une désorption très régulière des adsorbants, laquelle conduit à des produits finaux purs. On obtient un processus économique lorsque le

mélange gazeux épuré sortant dans la phase d'adsorp-

tion de la sortie de gaz de la deuxième section d'ad-

sorption est utilisé coname fluide de refroidissement pour la première section d'adsorption. Il suffit dans

ce cas de refroidir la deuxième section à la tempé-

rature d'adsorption avec des réfrigérants tels que

l'azote liquide.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront plus clairement de la description

qui va suivre de modes de réalisation avantageux du

procédé et de la colonne d'adsorption selon l'inven-

tion, ainsi que des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma pour un dispositif d'adsorption servant à la séparation de xénon et de krypton; - la figure 2 représente l'allure de la charge en krypton sur la longueur L de la colonne d'adsorption selon la figure 1; - la figure 3 est un chromatogramme montrant la désorption d'une colonne d'adsorption, selon la figure 1, qui est chargée de krypton et d'azote; - la figure 4 est le schéma fonctionnel d'une

installation pour la séparation de krypton à fonction-

nement alterné de plusieurs colonnes d'adsorption; - la figure 5 représente une installation pour la mise en oeuvre du procédé; et - la figure 6 montre un diagramme de fonction- nement pour un cycle d'adsorption/désorption d'un

circuit d'adsorption du dispositif selon la figure 5.

La figure 1 représente schématiquement les

raccordements nécessaires pour une colonne d'adsorp-

tion 1 servant à la séparation de krypton, précédée d'un dispositif de séparation de xénon 2. Dans cet exemple de réalisation, le dispositif de séparation de xénon opère également par adsorption. Le milieu

adsorbant utilisé est du charbon actif. Le milieu ad-

sorbant dans le dispositif de séparation de xénon peut être refroidi, dans la phase d'adsorption, au moyen d'un dispositif de refroidissement 3, jusqu'à une température inférieure à la température ambiante;

pour accélérer la désorption, un dispositif de chauf-

fage 4 peut être mis en route pour chauffer le milieu adsorbant.

Un mélange gazeux à épurer, contenant essen-

tiellement de l'azote avec de faibles fractions de

xénon et de krypton, est amené au dispositif de sépa-

ration de xénon au moyen d'une pompe à membrane 5.

Cette pompe, le dispositif de séparation de xénon 2 et la colonne d'adsorption 1 sont montés en série dans le

sens de l'écoulement du mélange gazeux par une arri-

vée 6 pour le mélange gazeux. L'arrivée 6 contient,

entre la pompe à membrane 5 et le dispositif de sépa-

ration de xénon 2, un robinet commutable 7 à trois orifices, au moyen duquel on peut envoyer dans le dispositif de séparation de xénon 2, à la place du mélange gazeux à épurer, après adsorption du xénon dans le dispositif 2 et en vue de la désorption, de l'hélium en tant que gaz de lavage, provenant d'un 1 1

conduit de gaz de lavage 8. A la désorption du dispo-

sitif de séparation de xénon 2, un robinet 9 à trois

voies, incorporé dans l'arrivée 6 en aval du dis-

positif 2, est commuté de manière que le courant de gaz de lavage contenant le xénon désorbé passe par un conduit de xénon 10 à un piège refroidi 11 avec un

bain de refroidissement 12 qui est rempli d'azote li-

quide. Dans le piège 11, le xénon est de nouveau sépa-

ré du gaz de lavage. Le gaz de lavage débarrassé du xénon est renvoyé depuis la sortie du piège refroidi 11 jusqu'au conduit de gaz de lavage 8, tandis que le

xénon extrait est chargé dans des réservoirs 13 adé-

quats. La circulation du gaz de lavage est assurée

dans cet exemple de réalisation par une pompe à mem-

brane 14 montée dans le conduit de gaz de lavage 8.

La colonne d'adsorption 1, que le mélange ga-

zeux à épurer doit traverser après la séparation du xénon et dans laquelle est retenu le krypton, est

remplie de charbon actif en tant que milieu adsorbant.

Il est possible aussi d'utiliser des tamis moléculaires ou des zéolithes à la place de charbon actif. Pour la charge de la colonne d'adsorption 1 de krypton, on peut fermer un robinet d'arrêt 6 à la sortie 15 de la colonne d'adsorption. Dans cet exemple, le robinet d'arrêt 16 est monté dans un conduit de décharge 17 branché sur la sortie 15. La charge de la colonne d'adsorption 1 s'effectue avec le robinet d'arrêt 16 fermé et avec élévation de la pression. La pression finale de la colonne est choisie de manière que, lors de la phase de désorption consécutive, la sortie 15 de la colonne laisse d'abord échapper seulement du gaz de lavage avec de l'azote et ensuite du gaz de lavage avec du krypton. Ceci sera expliqué plus en détail en

référence aux figures 2 et 3.

La colonne d'adsorption 1 est désorbable avec de l'hélium comme gaz de lavage, de la même manière que le dispositif de séparation de xénon 2. A cet effet, l'arrivée 6 contient en amont de la colonne 1 et en aval du robinet 9, un autre robinet 18 à trois voies, par lequel l'hélium venant d'un conduit de gaz de lavage 19 peut être envoyé dans la colonne d'adsorption 1. Lorsque du gaz de lavage est introduit dans la colonne à la suite de la phase d'adsorption, le mélange de gaz de lavage et d'azote déchargé en premier s'écoule à travers un robinet 20 à trois voies et un conduit de raccordement 21 à un épurateur de gaz 22, d'o l'azote et l'hélium épuré peuvent être

soutirés séparément. L'azote est évacué par un con-

duit d'azote 23, l'hélium récupéré est réutilisé en tant que gaz de lavage et réintroduit dans le conduit

de gaz de lavage 19. Une pompe à membrane 24 incor-

porée dans ce conduit assure la circulation du gaz de lavage. Le mélange de gaz de lavage et d'azote sortant de la colonne d'adsorption 1 est suivi du mélange de

gaz de lavage et de krypton. Juste avant que celui-ci n'at-

teignele robinet 20 à trois voies dans le conduit de décharge 17, ce robinet est commuté. Le mélange de gaz de lavage-krypton s'écoule alors à travers un conduit de krypton 25 dans une bouteille de stockage 26 pour le krypton, dans laquelle le krypton est séparé du gaz de lavage par suite du refroidissement de la

bouteille de stockage dans un bain d'azote liquide 27.

L'hélium récupéré lors de la séparation du krypton peut également être réintroduit dans le circuit de gaz

de lavage. L'installation comporte à cet effet un con-

duit de recyclage 28 par lequel l'hélium est réintro-

duit dans le conduit de gaz de lavage 19 au moyen de la pompe à membrane 24. Le conduit de recyclage 28 contient un robinet d'arrêt 29 qui est ouvert lors du soutirage de gaz de lavage épuré de la bouteille de

stockage 26.

La figure 2 montre l'allure de la charge en

krypton dans la colonne d'adsorption 1, laquelle pré-

sente dans cet exemple un diamètre de 2 cm et est rem-

plie sur une longueur L de 50 cm avec du charbon actif comme milieu adsorbant. On voit sur la figure 2 que la colonne d'adsorption est chargée de krypton en dent de scie sur sa longueur L (indiquée en abscisses dans le diagramme de la figure 2) et que le krypton est seulement adsorbé par le milieu adsorbant jusqu'à la moitié environ de la longueur L de la colonne, à savoir

jusqu'à la longueur L0 de 25 cm. Afin de pouvoir dé-

terminer la quantité de krypton adsorbée par unité de longueur de la colonne, on a ajouté 0,6 millicurie de krypton - 85 par dm3 de mélange gazeux à épurer. La

quantité de krypton retenue par le milieu adsorbantpo-

vait ainsi être détermnninée au moyen d'appareils de mesure de rayonnement, que l'on passait le long de la paroi externe de la colonne 1. Au moyen d'un tel appareil de

mesure de rayonnement, on a mesuré la vitesse de comp-

tage en impulsions par seconde (IPS). La vitesse de comptage est indiquée en ordonnées dans le diagramme

de la figure 2.

La colonne d'adsorption a été chargée de kryp-

ton, par le gaz à épurer, avec le robinet d'arrêt 16 fermé et avec élévation de la pression. Le mélange gazeux entrant contenait essentiellement de l'azote avec une teneur en krypton de 0,1 % en volume. On voit sur Fig.2 que la colonne, ccame déjà indiqué, était chargée jusqu'à la moitié environ de krypton à la

température de 22 C et une pression de 4,5 bars.

Cette charge de la colonne d'adsorption permettait, lors de la désorption suivante avec de l'hélium en tant que gaz de lavage, de séparer l'azote et le krypton à la sortie 15 de la colonne 1. La séparation obtenue est représentée sous forme d'un chromatogramme

sur la figure 3.

Pour la décharge et la désorption, la colonne d'adsorption a été détendue à la pression normale, c'est-à-dire à une pression de 1 bar, puis lavée à l'hélium. Le diagramme de la figure 3 indique les fractions d'azote et de krypton dans le gaz de lavage

en fonction de la durée de lavage. Dans ce chromato-

gramme, la durée de lavage est indiquée en abscisses en minutes (min), tandis que les fractions d'azote et de krypton dans le gaz de lavage sont indiquées en

ordonnées en pvm (parts de volume par million).

On voit sur la figure 3 que le gaz de lavage sortant de la colonne d'adsorption 1 évacue d'abord seulement de l'azote et contient seulement au bout de minutes de lavage environ du krypton désorbé. La teneur en krypton dans le gaz de lavage augmente régulièrement jusqu'à une teneur d'environ 2500 pvm au bout d'environ 30 minutes de lavage et redescend ensuite, au bout d'environ 45 minutes de lavage en

tout, jusqu'à < 1 pvm.

Le robinet 20 à la fin du conduit de décharge 17 doit par conséquent être commuté au bout de 10 minutes de lavage pour que le gaz de lavage contenant

du krypton soit envoyé à travers le conduit de kryp-

ton 25 dans la bouteille de stockage 26. La pompe à membrane 24 sert à maintenir la différence de pression nécessaire à cet effet après l'ouverture du robinet d'arrêt 29. La colonne 1 est désorbée après une durée de lavage d'environ 45 minutes. Après cette durée, elle est donc de nouveau prête à être chargée. Le cycle d'adsorption et de désorption de la colonne de

cet exemple était d'environ 2 heures.

On peut augmenter le débit du mélange gazeux à épurer dans la colonne d'adsorption par augmentation de la pression dans la phase d'adsorption. De même,

le refroidissement du milieu adsorbant à une tempéra-

ture inférieure à la température ambiante fait monter considérablement la quantité de krypton adsorbée par

le milieu adsorbant.

La figure 4 représente une installation pour

la séparation quasi continue de krypton. Cette instal-

lation comporte deux colonnes d'adsorption la, lb qui sont remplies toutes deux de charbon actif, de la même manière que dans l'exemple de réalisation selon la figure 1. Les colonnes la, lb sont utilisées en alternance: pendant que l'une d'elles se charge de krypton, l'autre est désorbée avec de l'hélium comme gaz de lavage. L'installation reçoit, par une arrivée , un mélange gazeux exempt de xénon et contenant, outre de l'azote, une faible quantité de krypton. Une séparation de xénon éventuellement nécessaire pour le gaz à épurer - et qui serait à prévoir en amont - n'est pas

représentée sur la figure 4.

A la fin de l'arrivée 30 se trouve un robinet 31 à trois voies, qui est raccordé à des conduits 32a, 32b par lesquels le mélange gazeux à épurer peut être envoyé, soit dans la colonne d'adsorption la, soit dans la colonne d'adsorption lb. Les conduits 32a, 32b contiennent des robinets 33a, 33b à trois orifices qui sont raccordés tous deux à des conduits de gaz de lavage 34a, 34b pour l'amenée de hélium en tant que

gaz de lavage pour la désorption des colonnes d'ad-sorption la, lb.

Les colonnes d'adsorption la, lb sont raccor-

dées chacune à un robinet d'inversion 35a, 35b. Ces

robinets servent à charger les colonnes alternative-

ment par l'une ou l'autre extrémité. La figure 4 montre le robinet d'inversion 35a à une position o le mélange gazeux à épurer est introduit à travers un

raccord de colonne 36a dans la colonne d'adsorption la.

A l'entrée du mélange gazeux, un robinet d'arrêt 37a dans un conduit de décharge 38a reste fermé. Lorsque la colonne est remplie de krypton, le robinet 33a est commuté et de l'hélium en tant que gaz de lavage est

envoyé à travers le raccord 36a dans la colonne d'ad-

sorption, le robinet d'inversion 35a restant à la même position. Le robinet d'arrêt 37a est alors ouvert et les fractions de gaz désorbées dans l'hélium sont évacuées par le conduit de décharge 38a. Lorsque la colonne la est vidée, le robinet d'inversion 35a est tourné à la position à laquelle le robinet d'inversion b est représenté sur la figure 4. Lorsque la colonne la est ensuite de nouveau chargée, le mélange gazeux devant être débarrassé du krypton pénètre par l'autre extrémité à travers un raccord 39a dans la colonne d'adsorption la. Le robinet d'arrêt 37a est de nouveau fermé.

Ce fonctionnement alterné de la colonne -

tantot charge par le raccord 36a et décharge du gaz de lavage avec des fractions de gaz désorbées à travers le raccord 39a, tantôt charge de la colonne à travers son raccord 39a et décharge du gaz de lavage avec des

fractions de gaz désorbées à travers le raccord 36a -

a l'avantage qu'à la suite de la désorption de la

colonne d'adsorption, des résidus de krypton éventuel-

lement restés dans la colonne ne peuvent pas polluer, lors du cycle d'adsorption/désorption suivant, le mélange gazeux hélium/azote qui sort en premier à la désorption, mais sont évacués ensemble avec le mélange gazeux d' hélium/krypton qui est déchargé ensuite. Les résidus de krypton que contient le milieu adsorbant après chaque processus de désorption se trouvent près de la sortie de la colonne d'adsorption, donc dans la région de la colonne o, dans la phase d'adsorption suivante, s'effectue l'adsorption du krypton. Ce fonctionnement alterné de la colonne diminue les exigences quant au degré de pureté que doit avoir la

colonne d'adsorption à la suite de la désorption.

Pour séparer le krypton et l'azote, le conduit 1 7 de décharge 38a aboutit sur un robinet 40a à trois voies, par lequel, d'une part, le gaz de lavage chargé d'azote peut être envoyé par des conduits 41a et 42 à un épurateur de gaz 43, d'autre part, après commutation, le gaz de lavage chargé de xénon peut sortir par des conduits de krypton 44a et 45. Le conduit 45 contient une pompe à membrane 46 au moyen de laquelle le gaz de lavage chargé de krypton peut être aspiré des colonnes d'adsorption. Comme dans l'exemple de réalisation de figure 1, le krypton est introduit dans une bouteille de stockage 47, Celle-ci est refroidie dans un bain 48 remplie d'azote liquide, produisant la condensation du krypton dans la bouteille de stockage. L'hélium ainsi séparé et restant en phase gazeuse, est réintroduit dans le circuit de gaz de lavage à travers un conduit de recyclage 49. Une pompe à membrane 50 maintient la circulation du gaz de lavage. Cette pampe aspire également l'hélium

extrait dans l'épurateur de gaz 43. La pompe à mem-

brane 50 est à cet effet raccordée à un conduit d'hé-

lium 51 qui part de l'épurateur de gaz et débouche

dans le conduit de recyclage 49.

L'épurateur de gaz 43 de cet exemple est refroidi à l'azote liquide. L'azote séparé sous forme de condensat du mélange hélium/azote est évacué par

un conduit d'azote 52.

Pendant la phase de désorption de la colonne la, la colonne lb assure l'adsorption pour le mélange

gazeux azote/krypton qui continue à entrer par l'ar-

rivée 30. Pendant l'introduction du mélange gazeux à

épurer dans la colonne lb, un robinet d'arrêt 37b -

disposé dans un conduit de décharge 38b selon une dis-

position analogue à celle de la colonne la - est fermé.

A la position représentée figure 4 du robinet d'inver-

sion 35b, le mélange gazeux à épurer pénètre dans la colonne d'adsorption lb à travers un raccord de colonne 39b. Lorsque, après l'adsorption des fractions gazeuses azote et krypton par le milieu adsorbant de la colonne, un robinet 33b à trois voies est commuté dans le conduit 32b, en amont du robinet d'inversion 35b, de l'hélium en tant que gaz de lavage, venant du conduit de gaz de lavage 34b, est envoyé à travers la

colonne d'adsorption lb, pendant que le robinet d'ar-

rêt 37b est ouvert. Le gaz de lavage, intialement chargé d'azote seulement, sort de la colonne lb par un raccord 36b. Dans cette phase, un robinet 40b à trois voies à la fin du conduit de décharge 38b occupe une position telle que le mélange hélium/azote est envoyé à travers un conduit 41b dans le conduit 42 et de là à l'épurateur de gaz 43. Lorsque l'hélium sortant de la colonne lb présente du krypton désorbé, le robinet 40b est commuté sur un conduit de krypton 44b. Le mélange hélium/krypton s'écoule alors - réfoulé par la pompe à membrane 46 - à travers le conduit de krypton 45 vers la bouteille de stockage 47, o le

krypton est séparé de la manière déjà décrite.

L'installation représentée sur la figure 4 est conduite de la même manière que l'installation selon la figure 1. Ici également, après l'adsorption à pression de gaz croissante dans les colonnes d'adsorption, la phase de désorption est déclenchée par l'ouverture des robinets d'arrêt 37a, 37b; il sort alors d'abord de l'azote des colonnes, ensuite un mélange de gaz de lavage et d'azote puis un mélange de gaz de lavage et de krypton. L'installation selon la figure 4 fonctionne de façon quasi continue et les colonnes d'adsorption sont utilisées alternativement pour l'adsorption et la désorption. Les produits obtenus sont du krypton et de l'azote. L'hélium servant de gaz de lavage circule

dans un circuit fermé.

En cas d'utilisation de charbon actif comme milieu adsorbant, on peut déterminer, à la température ambiante, une pression de 1 bar et avec une vitesse d'écoulement d' hélium comme gaz de lavage de 10 m/s

rapportée à la section non remplie de la colonne d'ad-

sorption (vitesse dite à tube vide),des vitesses de migration moyennes, pour le krypton et l'azote, de vKr= 5 cm/s et v = 10 cm/s. Avec ces valeurs, on obtient, comme première évaluation pcuria longueur L de la colonne

d'adsorptionselon la formule indiquée dans ce qui -

précède

L

L> LO n > 1 L - Kr 2 v N2 Comme on peut le voir sur la figure 5, deux lignes d'adsorption a, b de construction identique et

montées en parallèle sont prévues pour l'installation.

Les éléments correspondants des lignes d'adsorption portent les memes références sur la figure 5, mais leur appartenance à l'une ou l'autre des lignes d'adsorption est indiquée par l'indice a ou b. Des éléments du dispositif représenté dont les références ne présentent pas d'indices sont situés à l'extérieur

des lignes d'adsorption as b.

* La constitution d'une ligne d'adsorption sera

décrite dans ce qui va suivre en référence à la ligne a.

Celle-ci contient deux sections d'adsorption que le mélange gazeux peut traverser l'une après l'autre et qui sont formées dans cet exemple par deux colonnes

d'adsorption la, 2a montées l'une derrière l'autre.

A la différence de cette disposition>le procédé peut cependant être mis en oeuvre également dans une colonne d'adsorption unique mais comportant des sections dans lesquelles peuvent être établies des températures différentes. En cas d'utilisation de deux colonnes d'adsorption séparées, il est possible de soumettre le mélange gazeux pré-épuré sortant de la première colonne à un refroidissement intermédiaire avant sa pénétration dans la deuxième colonne. A cet effet, le dispositif représenté à titre d'exemple comporte un échangeur de chaleur 3a, 4a pour le prérefroidissement du mélange gazeux avant chaque colonne d'adsorption la, 2a. Un conduit de gaz 5a relie les échangeurs de chaleur et les colonnes d'adsorption. Le mélange gazeux à épurer ou un fluide de lavage s'écoule dans la même direction

par la conduite de gaz 5a à travers la ligne d'adsorp-

- tion, en passant d'abord par 1' échangeur de chaleur 3a et la colonne la puis par l'échangeur 4a

et la colonne 2a.

Les colonnes d!adsorption et les échangeurs de chaleur peuvent être refroidis par un réfrigérant,

formé par de l'azote liquide dans cet exemple de réali-

sation. Le réfrigérant circule dans des chemises pré-

vues à cet effet des colonnes d'adsorption et des échangeurs de chaleur. Ces chemises sont désignées sur le dessin par les références 6a, 7a, 8a, 9a. Dans les chemises 6a, 7a des colonnes d'adsorption la, 2a, le réfrigérant circule dans le même sens, que le mélange gazeux alors que, dans les chemises 8a, 9a, il circule à contre-courant avec le mélange gazeux ou le fluide de lavage dans les échangeurs de chaleur 3a, 4a. Le réfrigérant pour les deux lignes d'adsorption s'écoule d'un réservoir refroidi 10 à travers une canalisation centrale 11 dans les chemises des colonnes. Pour la ligne d'adsorption a, des canalisationsd'alimentation 12a, 13a sont branchées sur la canalisation centrale 11

et débouchent dans les chemises 6a, 7a. Des canalisa-

tions de liaison 16a, 17a relient les sorties 14a, 15a des colonnes aux chemises 8a, 9a. Les canalisations de liaison débouchent dans les chemises 8a, 9a dans la région des sorties de gaz 18a, 19a des échangeurs 3a, 4a. Le réfrigérant ne traverse donc les échangeurs qu'à la suite du refroidissement des colonnes. Le réfrigérant est évacué par des sorties de réfrigérant 21a, 23a qui sont raccordées à l'entrée de gaz 20a, 21a des échangeurs 3a, 4a. Pour pouvoir adapter le débit de réfrigérant à la température désirée à établir

dans les colonnes d'adsorption, les sorties de réfri-

gérant 22a, 23a contiennent des régulateurs de débit

24a, 25a qui sont connectes à des capteurs de tempé-

rature 26a, 27a. Ces capteurs, installés dans la région de la chemise des colonnes d'adsorption,

mesurent une température de référence pour la tempé-

rature réelle dans le milieu adsorbant contenu dans

les colonnes.

Le conduit de gaz 5a est branché, en amont de l'entrée de gaz 20a du premier échangeur de chaleur 3a2 sur un robinet 28a à trois voies, au moyen duquel, soit du mélange gazeux à épurer provenant d'un conduit de mélange gazeux 29 central pour les deux lignes d'adsorption a, b, soit du fluide de lavage, provenant de conduits de fluide de lavage 30 également centraux pour l'hélium (conduit de lavage 30') et l'air (conduit de lavage 30") peuvent être envoyés alternativement dans

les lignes d'adsorption a, b.

Depuis la sortie de gaz 15a de la deuxième colonne d'adsorption 2a, un conduit de gaz 31a évacue les gaz qui sortent de la ligne a pendant la phase

d'adsorption ou lors de la désorption.

Le conduit de gaz 31a peut être relié par un

système de distribution 32a, qui est seulement repré-

senté schématiquement sur le dessin, soit à un conduit d'évacuation de gaz 33a pour le mélange gazeux épuré,

soit à un conduit de krypton 34a, ou encore à un con-

duit de xénon 35a. Le fluide de lavage s'écoule en-

semble avec le krypton ou le xénon extrait par le con-

duit de krypton et le conduit de xénon. Le krypton et xénon peuvent être séparés du fluide de lavage par congélation par exemple. Les dispositifs nécessaires à cet effet ne sont pas représentés sur le dessin. Par le conduit d'évacuation 33a s'écoulent à la fois les

fractions d'air obtenues à l'adsorption et les frac-

tions d'air séparées en tant que premiers constituants

gazeux lors de la désorption.

Les lignes d'adsorption a, b sont utilisées en alternance, l'une d'elles étant chaque fois en phase d'adsorption, tandis que l'autre est en phase de

désorption. De cette manière, on obtient une sépara-

tion quasi continue du xénon et du krypton du mélange

gazeux à épurer.

Dans l'exemple de réalisation, les colonnes d'adsorption étaient formées d'une tube de cuivre entouré d'une enveloppe de refroidissement et rempli de charbon actif comme milieu adsorbant. Le charbon

actif utilisé était de type habituel pour chromato-

graphes en phase gazeuse. Le tube de cuivre avait un diamètre intérieur dI de 3,5 cmet une longueur L de 52 cm. Les colonnes étaient refroidies à l'azote liquide

et pouvaient être chauffées par un chauffage élec-

trique de la chemise 100a, 100Ob, 101a, 101b. Les échangeurs de chaleur étaient formés d'un tube jumelé, dans l'espace annulaire duquel pouvait être introduit

de l'azote liquide.

De l'air à 0,1 % en volume de xénon et 0,01 % en volume de krypton a été introduit en tant que mélange gazeux dans les colonnes d'adsorption. La température dans le milieu adsorbant de la première colonne était réglée à - 130 C et la température dans la deuxième colonne était réglée à C. Le débit de gaz dans la phase d'adsorption était de 1 mètre cube normal par heure. Les colonnes étaient seulement chargées sur une longueur partielle avec du xénon et du krypton, de sorte qu'une séparation des

fractions gazeuses était obtenue à la désorption.

Après la traversée d'une charge de gaz de 2 mètres cubes normaux, l'arrivée de mélange gazeux était coupée et les colonnes étaient désorbées. Le lavage effectué à cet effet, jusqu'à la désorption complète du krypton, était réalisé avec de l'hélium

à un débit de 1 litre par minute puis avec de l'air.

Les milieux adsorbants étaient chauffés pendant cette

désorption. La vitesse de chauffage pendant la pre-

mière phase de la désorption était de 3,5 C par mi-

nute. Le chauffage électrique des chemises était ar-

rêté après que - 25 C avaient été atteints dans la première colonne et après que - 65 C avaient été atteints dans la deuxième colonne. Pendant que le gaz de lavage continuait de circuler, en apportant

de la chaleur, la température des colonnes d'adsorp-

tion s'élevait encore un peu plus. Immédiatementavant la phase de passage du krypton à la sortie de la deuxième colonne, - 20 C avaient été atteints dans le charbon actif de la première colonne et - 50 C avaient été atteints dans le charbon actif de la deuxième colonne d'adsorption. Après la désorption complète du krypton, l'hélium a été remplacé en tant que gaz de lavage par de l'air. Les colonnes étaient alors chauffées à 120 Co Pour la désorption de xénon, on obtient déjà à environ C une vitesse de migration suffisante dans le

milieu adsorbant.

La figure 6 montre un diagramme de fonction-

nement pour un cycle d'adsorption/désorption d'une ligne d'adsorption du dispositif décrit. Ce diagramme indique, en fonction du temps de fonctionnement t en minutes, à la fois la variation de la température (en

C) dans le milieu adsorbant des colonnes et la concen-

tration ( en % de volume à l'échelle logarithmique) des fractions gazeuses du gaz s'écoulant par la sortie

de gaz de la deuxième colonne.

Comme il ressort du diagramme de fonctionne-

ment, lors de la phase d'adsorption, au cours de la-

quelle deux mètres cubes normaux de mélange gazeux (de l'air; 0,1 % en volume de Xe; 0,01 % en volume de Kr) traversent en deux heures les colonnes d'adsorp-

tion, le mélange gazeux à la sortie de gaz de la deu-

xième colonne est composé d'environ 80 % en volume

d'azote et d'environ 20 % en volume d'oxygène. Les tem-

pératures Tla, T2a dans les colonnes la, 2a sont,-pen-

dant cette phase d'adsorption, ainsi qu'il a déjà été indiqué, de - 20 C et de - 150 C. A partir du début de la phase de désorption, la proportion d'azote et d'oxygène dans le gaz de lavage sortant diminue, le lavage s'effectuant avec de l'hélium pendant que la

température monte progressivement dans les colonnes.

Cependant, les températures Tla, T2a ne dépassent pas l'2a - 20 C respectivement - 50 C au début. Lorsque du krypton apparaît à la sortie de gaz de la deuxième colonne, les concentrations mesurables des constituants de l'air que sont l'azote et l'oxygène sont déjà très

faibles. A partir de l'irruption de krypton, les colon-

nes sont chauffées (à une vitesse de 9,2 OC dans cet exemple) juqu'à la température finale de 120 C. Quand

tout le krypton est désorbé, on passe du lavage à l'hé-

lium au lavage à l'air et le xénon est évacué avec l'air.

Ensuite, les colonnes d'adsorption sont à nouveau refroidies jusqu'à C respectivement - 170 C

par l'introduction d'azote liquide. Le cycle d'adsorp-

tion/désorption qui se termine ainsi dure 4 heures

en tout.

Au lieu de refroidir les premières colonnes d'adsorption la, lb et les échangeurs 3a, 3b avec de l'azote liquide, il est plus économique d'utiliser les

fractions d'air épurées sortant pendant la phase d'ad-

sorption de la sortie de gaz des deuxièmes colonnes 2a, 2b en tant que fluide de refroidissement pour les appareils précités des lignes d'adsorption. L'air épuré est dans ce cas introduit directement, à travers les conduits de gaz 33a, 33b dans les chemises des

colonnes d'adsorption et des échangeurs de chaleur.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour la séparation par adsorption de

krypton d'un mélange gazeux contenant, outre du kryp-

ton, en particulier de l'azote, dans une colonne d'adsorption qui est remplie sur une longueur L s'éten- dant en direction du mélange gazeux entrant avec un milieu adsorbant le krypton et l'azote et qui est désorbée après adsorption des constituants gazeux, au moyen d'un fluide de lavage gazeux qui traverse la colonne d'adsorption dans le même sens que le mélange gazeux, caractérisé en ce que l'on charge le milieu adsorbant de krypton, à partir de l'entrée de gaz (6) de la colonne d'adsorption (1), seulement sur une telle longueur partielle L0 de la longueur totale L de la colonne (1) qu'à la désorption de la colonne (1) par le fluide de lavage on peut prélever séparément l'un de l'autre, à la sortie de gaz (15) de la colonne d'adsorption (1), d'abord de l'azote seulement et

ensuite du krypton.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on charge la colonne d'adsorption (1) de mélange gazeux avec la sortie de gaz (15) fermée,

jusqu'à une pression de gaz préfixée, on coupe l'arri-

vée de mélange gazeux lorsque cette pression préfixée

est atteinte et on lave ensuite la colonne d'adsorp-

tion (1) avec la sortie de gaz (15) ouverte, en en-

voyant le gaz de lavage chargé d'azote s'écoulant par la sortie de gaz (15) dans un conduit d'azote (21, 23) et en envoyant ensuite le gaz de lavage chargé de

krypton dans un conduit de krypton (25).

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on charge la colonne d'adsorption à la

température ambiante.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on refroidit la colonne d'adsorption lors

de la charge.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que l'on produit la désorption de la colonne d'adsorption à la pression atmosphérique.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le gaz de

lavaqe utilise pour la désorption est de l'hélium.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé en ce que, avant une nouvelle charge de la colonne d'adsorption (la, lb), on intervertit son entrée de gaz (36a, 36b) et sa

sortie de gaz (39a, 39b).

8. Procédé selon une des revendications 1 à 7,

caracterise en ce que,lors de l'adsorption, le xénon aussi

est seulement adsorbé, dans la première section d'ad-

sorption (2), de la mnme façon que le krypton dans la

deuxième section d'adsorption (1), sur une telle lon-

gueur partielle de la première section d'adsorption (2) que, lors de la désorption, le xénon peut. être prélevé de façon isolée,et l'on refroidit le milieu adsorbant

de la première section d'adsorption (2) à une tempéra-

ture qui n'est pas inférieure à - 130 C et le milieu adsorbant de la deuxième section d'adsorption (1) à une température comprise entre -150 à -180 C, on chauffe par paliers le milieu adsorbant des deux sections d'adsorption. en vue de la désorption, avec amenée du fluide de lavage, en ajustant d'abord un palier de température inférieure à la température ambiante à laquelle les fractions d'air et le krypton s'écou]ent sépareraient par la sortie de gaz de la deuxième section d'adsorption (1) et, après irruption

de krypton à la sertie de la deuxième section d'ad-

sorption, on porte la température à une valeur supé-

rieure à la température ambiante en vue de la désorp-

tion du xénon.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, jusqu'à la phase de passage du krypton i la sortie de la deuxième section d'adsorption, on chauffe la première section d'adsorption à une température de tout au plus -20 C et la deuxième section d'adsorption à une température de tout au plus -50 C.

10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, carac-

térise en ce que l'on ajuste la vitesse de chauffage des sections d'adsorption, jusqu'à la phase de passage du krypton, de manière qu'un profil de température plat

s'établisse dans le milieu adsorbant.

11. Procédé selon l'une quelconque des-revendica-

tions 8 à 10, caractérisé en ce que l'on utilise le mélange gazeux épuré s'écoulant lors de l'adsorption

par la sortie de gaz de la deuxième section d'adsorp-

tion pour refroidir la première section d'adsorption.

12. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé

selon l'une quelconque des revendications précédentes,

comprenant deux colonnes d'adsorption (la, 2a; lb, 2b) montées en série, dont les milieux adsorbants sont susceptibles d'être refroidis au-dessous de la température ambiante pour l'adsorption et peuvent être chauffés pour la désorption, caractérisé en ce que chacune des colonnes d'adsorption (la, 2a; lb, 2b) est précédée d'un échangeur de chaleur (3a, 4a;

3b, 4b) pour pré-refroidir le mélange gazeux à épurer.