JP3259101B2 - クリプトン及びキセノンの濃縮方法 - Google Patents
クリプトン及びキセノンの濃縮方法Info
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- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
- F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クリプトン及びキセノ
ンの濃縮方法に関し、詳しくは、空気液化分離装置の複
精留塔上部塔下部の液化酸素中に濃縮されているクリプ
トン及びキセノンをさらに濃縮する方法に関する。
ンの濃縮方法に関し、詳しくは、空気液化分離装置の複
精留塔上部塔下部の液化酸素中に濃縮されているクリプ
トン及びキセノンをさらに濃縮する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、空気液化分離装置の液化酸素
中に濃縮されるクリプトン及びキセノンをさらに濃縮
し、それぞれに分離することが行われている。通常、こ
れらの装置は、上記液化酸素を精留して塔底部にクリプ
トン及びキセノンを濃縮し、塔頂部から酸素を導出する
濃縮塔や該液化酸素中に含まれているメタンをパージす
るためのメタンパージ塔を備えている。
中に濃縮されるクリプトン及びキセノンをさらに濃縮
し、それぞれに分離することが行われている。通常、こ
れらの装置は、上記液化酸素を精留して塔底部にクリプ
トン及びキセノンを濃縮し、塔頂部から酸素を導出する
濃縮塔や該液化酸素中に含まれているメタンをパージす
るためのメタンパージ塔を備えている。
【０００３】従来の濃縮塔やメタンパージ塔は、精留に
必要な上昇ガスや還流液を得るため、塔底にリボイラー
を設置するとともに、塔頂に凝縮器を設置し、それぞれ
に空気，窒素，粗アルゴンを導入して加熱源あるいは寒
冷源としていた。
必要な上昇ガスや還流液を得るため、塔底にリボイラー
を設置するとともに、塔頂に凝縮器を設置し、それぞれ
に空気，窒素，粗アルゴンを導入して加熱源あるいは寒
冷源としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空気
は、その成分中に低温での固化物質である二酸化炭素や
水を含むため、取扱いに注意が必要である。また、窒素
ガスの場合は、系内に窒素ガスが混入しないようにする
必要があり、さらに、リボイラーの加熱源として用いる
場合には圧力を高くしなければならない。一方、粗アル
ゴンは、ガス自体が高価であるという不都合があった。
は、その成分中に低温での固化物質である二酸化炭素や
水を含むため、取扱いに注意が必要である。また、窒素
ガスの場合は、系内に窒素ガスが混入しないようにする
必要があり、さらに、リボイラーの加熱源として用いる
場合には圧力を高くしなければならない。一方、粗アル
ゴンは、ガス自体が高価であるという不都合があった。
【０００５】そこで本発明は、上記従来技術の不都合を
解決し、簡単な装置構成で、かつ効率よくクリプトン及
びキセノンを濃縮することができる方法を提供すること
を目的としている。
解決し、簡単な装置構成で、かつ効率よくクリプトン及
びキセノンを濃縮することができる方法を提供すること
を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明のクリプトン及びキセノンの濃縮方法は、
空気液化分離装置等から供給されるクリプトン及びキセ
ノンを含む液化酸素中のクリプトン及びキセノンを濃縮
する方法において、前記液化酸素を濃縮塔に導入して精
留し、塔底液にクリプトン及びキセノンを濃縮するにあ
たり、該濃縮塔の底部に酸素ガスを加熱源とするリボイ
ラーを設け、塔底液を気化して上昇ガスを生成するとと
もに、該リボイラーで前記酸素ガスを液化させ、得られ
た液化酸素を該塔頂部に還流液として導入し、塔頂部か
ら酸素ガスを、塔底部からクリプトン及びキセノンの濃
縮液をそれぞれ導出することを特徴としている。
ため、本発明のクリプトン及びキセノンの濃縮方法は、
空気液化分離装置等から供給されるクリプトン及びキセ
ノンを含む液化酸素中のクリプトン及びキセノンを濃縮
する方法において、前記液化酸素を濃縮塔に導入して精
留し、塔底液にクリプトン及びキセノンを濃縮するにあ
たり、該濃縮塔の底部に酸素ガスを加熱源とするリボイ
ラーを設け、塔底液を気化して上昇ガスを生成するとと
もに、該リボイラーで前記酸素ガスを液化させ、得られ
た液化酸素を該塔頂部に還流液として導入し、塔頂部か
ら酸素ガスを、塔底部からクリプトン及びキセノンの濃
縮液をそれぞれ導出することを特徴としている。
【０００７】さらに本発明方法は、上記のようにして得
られた濃縮液をメタンパージ塔の中段に導入して精留
し、該濃縮液中に含まれるメタンをパージするにあた
り、前記濃縮塔の頂部から導出した酸素ガスを前記濃縮
液の導入段より下段に導入して上昇ガスとし、さらに該
メタンパージ塔の底部に酸素ガスを加熱源とするリボイ
ラーを設け、塔底液を気化して上昇ガスを生成するとと
もに、該リボイラーで前記酸素ガスを液化させ、得られ
た液化酸素又は前記濃縮塔のリボイラーで液化した液化
酸素の一部を該塔頂部に還流液として導入し、塔頂部か
らメタンガス含有酸素ガスを、塔底部からクリプトン及
びキセノンの濃縮液をそれぞれ導出することを特徴とし
ている。
られた濃縮液をメタンパージ塔の中段に導入して精留
し、該濃縮液中に含まれるメタンをパージするにあた
り、前記濃縮塔の頂部から導出した酸素ガスを前記濃縮
液の導入段より下段に導入して上昇ガスとし、さらに該
メタンパージ塔の底部に酸素ガスを加熱源とするリボイ
ラーを設け、塔底液を気化して上昇ガスを生成するとと
もに、該リボイラーで前記酸素ガスを液化させ、得られ
た液化酸素又は前記濃縮塔のリボイラーで液化した液化
酸素の一部を該塔頂部に還流液として導入し、塔頂部か
らメタンガス含有酸素ガスを、塔底部からクリプトン及
びキセノンの濃縮液をそれぞれ導出することを特徴とし
ている。
【０００８】また、上記本発明方法を実施するための装
置構成としては、前記液化酸素を導入して精留し、塔底
液にクリプトン及びキセノンを濃縮する濃縮塔の底部
に、酸素ガスを加熱源とするリボイラーを設けるととも
に、該リボイラーで液化した液化酸素を該塔頂部に還流
液として導入する経路を設け、さらに、塔頂部に酸素ガ
スの導出経路を、塔底部にクリプトン及びキセノンの濃
縮液の導出経路を設けたものが適しており、さらに上記
構成に加えて、上記濃縮塔で得られた濃縮液を導入して
精留し、該濃縮液中に含まれるメタンをパージするメタ
ンパージ塔には、前記濃縮液を導入する塔中段の濃縮液
導入部と、前記濃縮塔の頂部から導出した酸素ガスを導
入する前記濃縮液導入部より下部の酸素ガス導入部と、
酸素ガスを加熱源とする塔底部のリボイラーと、該リボ
イラーで液化した液化酸素又は前記濃縮塔のリボイラー
で液化した液化酸素の一部を該塔頂部に還流液として導
入する経路と、メタンガス含有酸素ガスを導出する塔頂
部のパージガス排出部と、クリプトン及びキセノンの濃
縮液を導出する塔底部の濃縮液導出経路とを設けたもの
が好ましい。
置構成としては、前記液化酸素を導入して精留し、塔底
液にクリプトン及びキセノンを濃縮する濃縮塔の底部
に、酸素ガスを加熱源とするリボイラーを設けるととも
に、該リボイラーで液化した液化酸素を該塔頂部に還流
液として導入する経路を設け、さらに、塔頂部に酸素ガ
スの導出経路を、塔底部にクリプトン及びキセノンの濃
縮液の導出経路を設けたものが適しており、さらに上記
構成に加えて、上記濃縮塔で得られた濃縮液を導入して
精留し、該濃縮液中に含まれるメタンをパージするメタ
ンパージ塔には、前記濃縮液を導入する塔中段の濃縮液
導入部と、前記濃縮塔の頂部から導出した酸素ガスを導
入する前記濃縮液導入部より下部の酸素ガス導入部と、
酸素ガスを加熱源とする塔底部のリボイラーと、該リボ
イラーで液化した液化酸素又は前記濃縮塔のリボイラー
で液化した液化酸素の一部を該塔頂部に還流液として導
入する経路と、メタンガス含有酸素ガスを導出する塔頂
部のパージガス排出部と、クリプトン及びキセノンの濃
縮液を導出する塔底部の濃縮液導出経路とを設けたもの
が好ましい。
【０００９】
【作 用】上記構成によれば、濃縮塔のリボイラーの加
熱源として酸素ガスを用いるので、リボイルガスとして
の圧力を低くでき、圧縮機の動力費の低減が図れ、同時
に、該リボイラーで液化した液化酸素を還流液としてそ
のまま利用できるので、凝縮器を省略することができ
る。
熱源として酸素ガスを用いるので、リボイルガスとして
の圧力を低くでき、圧縮機の動力費の低減が図れ、同時
に、該リボイラーで液化した液化酸素を還流液としてそ
のまま利用できるので、凝縮器を省略することができ
る。
【００１０】また、メタンパージ塔において、酸素ガス
をリボイル源として用いるとともに、上記濃縮塔頂部か
ら導出した酸素ガスを塔中段に上昇ガスとして導入し、
さらに、濃縮塔又はメタンパージ塔のリボイラーで液化
した液化酸素を還流液として用いることにより、このメ
タンパージ塔の凝縮器も省略できる。
をリボイル源として用いるとともに、上記濃縮塔頂部か
ら導出した酸素ガスを塔中段に上昇ガスとして導入し、
さらに、濃縮塔又はメタンパージ塔のリボイラーで液化
した液化酸素を還流液として用いることにより、このメ
タンパージ塔の凝縮器も省略できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す一実施例に基づ
いて、さらに詳細に説明する。
いて、さらに詳細に説明する。
【００１２】まず、空気液化分離装置の複精留塔１の上
部塔下部の主凝縮蒸発器１ａ部分から、クリプトン（１
００〜１０００ｐｐｍ）及びキセノン（１０〜１００ｐ
ｐｍ）が濃縮された液化酸素を導出し、濃縮塔２の中段
に導入する。
部塔下部の主凝縮蒸発器１ａ部分から、クリプトン（１
００〜１０００ｐｐｍ）及びキセノン（１０〜１００ｐ
ｐｍ）が濃縮された液化酸素を導出し、濃縮塔２の中段
に導入する。
【００１３】上記濃縮塔２の底部には、管３から供給さ
れる酸素ガスを加熱源とするリボイラー４が設けられて
おり、塔底液を加熱して上昇ガスを生成する。また、該
リボイラー４で液化した液化酸素の一部は、管５を介し
て塔頂部に導入され、該濃縮塔２の還流液となる。
れる酸素ガスを加熱源とするリボイラー４が設けられて
おり、塔底液を加熱して上昇ガスを生成する。また、該
リボイラー４で液化した液化酸素の一部は、管５を介し
て塔頂部に導入され、該濃縮塔２の還流液となる。
【００１４】なお、上記リボイラー４は、濃縮塔２の塔
内底部に設けてもよく、塔底付近の塔外に設けてもよ
い。また、その型式は、プレートフィン型熱交換器，直
管式，蛇管式のいずれでもよい。
内底部に設けてもよく、塔底付近の塔外に設けてもよ
い。また、その型式は、プレートフィン型熱交換器，直
管式，蛇管式のいずれでもよい。
【００１５】前記複精留塔１から導入されたクリプトン
及びキセノンを含む液化酸素は、上記濃縮塔２による精
留で、塔底部にクリプトン及びキセノンを１０〜２０倍
に濃縮した濃縮液が得られ、塔頂部からは、酸素ガスが
管６に導出される。
及びキセノンを含む液化酸素は、上記濃縮塔２による精
留で、塔底部にクリプトン及びキセノンを１０〜２０倍
に濃縮した濃縮液が得られ、塔頂部からは、酸素ガスが
管６に導出される。
【００１６】上記塔底部の濃縮液には、クリプトン及び
キセノンに加えて、原料である液化酸素中に含まれてい
るメタンも濃縮され、１０００ｐｐｍ程度となる。これ
以上メタン濃度が高まると危険であるため、次のメタン
パージ塔７でメタンをパージする。
キセノンに加えて、原料である液化酸素中に含まれてい
るメタンも濃縮され、１０００ｐｐｍ程度となる。これ
以上メタン濃度が高まると危険であるため、次のメタン
パージ塔７でメタンをパージする。
【００１７】濃縮塔２の底部の濃縮液は、管８に導出さ
れてメタンパージ塔７の中段に導入される。このメタン
パージ塔７の底部には、前記管３から導入される酸素ガ
スを分岐して用いるリボイラー９が設けられており、上
昇ガスを生成している。
れてメタンパージ塔７の中段に導入される。このメタン
パージ塔７の底部には、前記管３から導入される酸素ガ
スを分岐して用いるリボイラー９が設けられており、上
昇ガスを生成している。
【００１８】また、メタンパージ塔７の中段で、前記濃
縮液の導入部より下部には、前記濃縮塔２の頂部から管
６に導出された酸素ガスを上昇ガスとして導入する導入
部が設けられており、塔頂部には、前記濃縮塔２のリボ
イラー４で液化し、管５に導出した液化酸素の一部が管
１０に分岐して還流液として導入されている。
縮液の導入部より下部には、前記濃縮塔２の頂部から管
６に導出された酸素ガスを上昇ガスとして導入する導入
部が設けられており、塔頂部には、前記濃縮塔２のリボ
イラー４で液化し、管５に導出した液化酸素の一部が管
１０に分岐して還流液として導入されている。
【００１９】なお、このメタンパージ塔７の還流液に
は、該メタンパージ塔７のリボイラー９で液化した液化
酸素を用いることもできる。
は、該メタンパージ塔７のリボイラー９で液化した液化
酸素を用いることもできる。
【００２０】このメタンパージ塔７の頂部からは、メタ
ンを多量に含む酸素ガスが管１１に抜き出される。ま
た、メタンパージ塔７の底部には、クリプトンが約９０
００ｐｐｍ、キセノンが約１０００ｐｐｍに濃縮される
とともに、原料液化酸素中に含まれていた炭化水素（残
存メタンも含む）が約１０００ｐｐｍに濃縮される。
ンを多量に含む酸素ガスが管１１に抜き出される。ま
た、メタンパージ塔７の底部には、クリプトンが約９０
００ｐｐｍ、キセノンが約１０００ｐｐｍに濃縮される
とともに、原料液化酸素中に含まれていた炭化水素（残
存メタンも含む）が約１０００ｐｐｍに濃縮される。
【００２１】次いでメタンパージ塔７底部に留出した濃
縮液を管１２から導出して、触媒及び吸着による第１炭
化水素除去工程，脱酸素塔による酸素除去工程，触媒及
び吸着による第２炭化水素除去工程，触媒及び吸着によ
る脱酸素工程を経て分離塔に導入し、クリプトンとキセ
ノンを分離採取する。
縮液を管１２から導出して、触媒及び吸着による第１炭
化水素除去工程，脱酸素塔による酸素除去工程，触媒及
び吸着による第２炭化水素除去工程，触媒及び吸着によ
る脱酸素工程を経て分離塔に導入し、クリプトンとキセ
ノンを分離採取する。
【００２２】本発明では、上記のようにして液化酸素中
からクリプトン及びキセノンを分離する工程における第
１段階の濃縮を行う濃縮塔２において、該濃縮塔２の底
部に酸素ガスを加熱源とするリボイラー４を設け、塔底
液を気化して上昇ガスを生成するとともに、該リボイラ
ー４で前記酸素ガスを液化させ、得られた液化酸素を該
塔頂部に還流液として導入し、塔頂部から酸素ガスを、
塔底部からクリプトン及びキセノンの濃縮液をそれぞれ
導出するようにしたから、リボイルガスとして用いる酸
素ガスの圧力を、従来の窒素ガスや空気等を用いる場合
に比べ、より低くでき、圧縮機の動力費の低減が図れ、
空気のような低温での固化成分が含まれているガスを用
いる場合に比べて、リボイラー４での固化成分の凝固を
生じないので、前処理を行う必要がなく、取扱いが容易
である。また、粗アルゴンを用いるものに比べ、例えば
前記複精留塔１から導出される大量の酸素ガスを使用す
ることができ、該酸素ガスも、リボイル源として使用し
た後は、液化酸素あるいは酸素ガスとして回収が可能で
あり、コストの低減が図れる。
からクリプトン及びキセノンを分離する工程における第
１段階の濃縮を行う濃縮塔２において、該濃縮塔２の底
部に酸素ガスを加熱源とするリボイラー４を設け、塔底
液を気化して上昇ガスを生成するとともに、該リボイラ
ー４で前記酸素ガスを液化させ、得られた液化酸素を該
塔頂部に還流液として導入し、塔頂部から酸素ガスを、
塔底部からクリプトン及びキセノンの濃縮液をそれぞれ
導出するようにしたから、リボイルガスとして用いる酸
素ガスの圧力を、従来の窒素ガスや空気等を用いる場合
に比べ、より低くでき、圧縮機の動力費の低減が図れ、
空気のような低温での固化成分が含まれているガスを用
いる場合に比べて、リボイラー４での固化成分の凝固を
生じないので、前処理を行う必要がなく、取扱いが容易
である。また、粗アルゴンを用いるものに比べ、例えば
前記複精留塔１から導出される大量の酸素ガスを使用す
ることができ、該酸素ガスも、リボイル源として使用し
た後は、液化酸素あるいは酸素ガスとして回収が可能で
あり、コストの低減が図れる。
【００２３】また、上記濃縮塔２やメタンパージ塔７の
リボイラー４，９で液化した液化酸素を還流液として用
いることにより、従来濃縮塔２やメタンパージ塔７に設
けられていた凝縮器が不要になるので、設備コストの低
減も図れる。
リボイラー４，９で液化した液化酸素を還流液として用
いることにより、従来濃縮塔２やメタンパージ塔７に設
けられていた凝縮器が不要になるので、設備コストの低
減も図れる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のクリプト
ン及びキセノンの濃縮方法及び装置は、濃縮塔やメタン
パージ塔の底部に設けたリボイラーの加熱源に酸素ガス
を用い、しかも該リボイラーで液化した液化酸素を還流
液としてそのまま用いるので、リボイラーの加熱源，凝
縮器の冷却源を従来のように別に用意する必要がなく、
しかもリボイル源として用いるガスの取扱いが容易にな
るとともに、塔頂部の凝縮器を省略できるので、設備コ
ストの低減も図れる。
ン及びキセノンの濃縮方法及び装置は、濃縮塔やメタン
パージ塔の底部に設けたリボイラーの加熱源に酸素ガス
を用い、しかも該リボイラーで液化した液化酸素を還流
液としてそのまま用いるので、リボイラーの加熱源，凝
縮器の冷却源を従来のように別に用意する必要がなく、
しかもリボイル源として用いるガスの取扱いが容易にな
るとともに、塔頂部の凝縮器を省略できるので、設備コ
ストの低減も図れる。
【図１】 本発明のクリプトン及びキセノンの濃縮装置
を備えた精製装置の一実施例を示す系統図である。
を備えた精製装置の一実施例を示す系統図である。
１…複精留塔 ２…濃縮塔 ４…リボイラー ７
…メタンパージ塔 ９…リボイラー
…メタンパージ塔 ９…リボイラー
Claims (2)
- 【請求項１】 空気液化分離装置等から供給されるクリ
プトン及びキセノンを含む液化酸素中のクリプトン及び
キセノンを濃縮する方法において、前記液化酸素を濃縮
塔に導入して精留し、塔底液にクリプトン及びキセノン
を濃縮するにあたり、該濃縮塔の底部に酸素ガスを加熱
源とするリボイラーを設け、塔底液を気化して上昇ガス
を生成するとともに、該リボイラーで前記酸素ガスを液
化させ、得られた液化酸素を該塔頂部に還流液として導
入し、塔頂部から酸素ガスを、塔底部からクリプトン及
びキセノンの濃縮液をそれぞれ導出することを特徴とす
るクリプトン及びキセノンの濃縮方法。 - 【請求項２】 空気液化分離装置等から供給されるクリ
プトン及びキセノンを含む液化酸素中のクリプトン及び
キセノンを濃縮する方法において、前記液化酸素を濃縮
塔に導入して精留し、塔底液にクリプトン及びキセノン
を濃縮するにあたり、該濃縮塔の底部に酸素ガスを加熱
源とするリボイラーを設け、塔底液を気化して上昇ガス
を生成するとともに、該リボイラーで前記酸素ガスを液
化させ、得られた液化酸素を該塔頂部に還流液として導
入し、塔頂部から酸素ガスを、塔底部からクリプトン及
びキセノンの濃縮液をそれぞれ導出し、次いで、該濃縮
液をメタンパージ塔の中段に導入して精留し、該濃縮液
中に含まれるメタンをパージするにあたり、前記濃縮塔
の頂部から導出した酸素ガスを前記濃縮液の導入段より
下段に導入して上昇ガスとし、さらに該メタンパージ塔
の底部に酸素ガスを加熱源とするリボイラーを設け、塔
底液を気化して上昇ガスを生成するとともに、該リボイ
ラーで前記酸素ガスを液化させ、得られた液化酸素又は
前記濃縮塔のリボイラーで液化した液化酸素の一部を該
塔頂部に還流液として導入し、塔頂部からメタンガス含
有酸素ガスを、塔底部からクリプトン及びキセノンの濃
縮液をそれぞれ導出することを特徴とするクリプトン及
びキセノンの濃縮方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10117592A JP3259101B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | クリプトン及びキセノンの濃縮方法 |
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