JPH04151488A - キセノン濃度調整方法 - Google Patents

キセノン濃度調整方法

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JPH04151488A JP2274197A JP27419790A JPH04151488A JP H04151488 A JPH04151488 A JP H04151488A JP 2274197 A JP2274197 A JP 2274197A JP 27419790 A JP27419790 A JP 27419790A JP H04151488 A JPH04151488 A JP H04151488A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、空気液化分離装置の主１疑縮器に留出する
液体酸素に含まれる微量のキセノンを、所定のキセノン
濃度に濃縮調整する方法に関する。
詳しくは、空気液化分離装置の主凝縮器から供給する液
体酸素量の増減により変動する液体酸素中のキセノン濃
度を、安定して所定濃度に濃縮調整する方法に関するで
ある。
従来の技術 写真のフランシュランプ、蛍光灯、レーザ麻酔薬等とし
て用いられる希ガス元素であるキセノンは、空気中に０
．０８７ｐｐｍ含まれており、液体空気の分留を繰返す
こと５こより純粋な単体が得られる。
現在では、大型の空気液化分離装置の上部精留塔から主
凝縮器に留出する液体酸素中から回収されている。しか
し、主凝縮器に留出する液体酸素中のキセノン濃度は、
液体酸素生産量を多くすればキセノン濃度は低くなり、
液体酸素生産量を少なくすればキセノン濃度は高くなる
。
従来法では、上記液体酸素中のキセノンを精留法により
回収していたが、液体酸素中の炭化水素、特にメタンの
濃縮による爆発の危険を避けるため、キセノン濃度を抑
制し、触媒で炭化水素類を燃焼除去したのち、精留で濃
縮する方法［（株）フジ・テクノシステム技術資料（６
１−２−１）Ｐ４３０〜４３１）、アルゴン置換基を設
けて酸素とアルゴンを置換したのち、キセノンを精留で
濃縮する方法（特公昭４７２２９３７号公報）、あるい
は高圧窒素と酸素を置換したのち、キセノンを精留で濃
縮する方法（特開昭５７〜９５５８３号公報）等が提案
されているが、いずれも多段の精留操作が必要であり、
設備コストならびにランニングコストが高くなると共に
、キセノン回収率が低いという欠点がある。
また、第１工程でキセノンを精留濃縮したのち、低級炭
化水素を含む酸素ガスと置換しながらキセノンを精留で
濃縮する方法（特公昭６３−３３６３４号公報）が提案
されている。また、本出願人は、キセノンを選択的に吸
着する吸着剤を充填した複数の吸着塔に、原料液体酸素
を導入して吸脱着を行うことにより、順次キセノンを濃
縮すれば、高純度のキセノンが得られることを見い己巳
、既に特許出願（特開昭６２−２９７２０６号公報）し
ている。
発明が解決しようとする課題 上記特開昭６２−２９７２０６号公報の方法は、キセノ
ン製造方法として従来法の欠点を解消した優れた発明で
ある。
しかしながら最近では、液体酸素の需要量の増大に対応
し、液体酸素生産量が増加し、酸素ガス発生量の１％を
液体酸素の生産下限とし、それ以上の虻囲で液体酸素の
生産量を調整する操業を実施しているところが多く、ま
た、夜間の安い電力使用を目的として夜間に液体酸素を
増産している。
このため、特開昭６２−２９７２０６号公報の方法でキ
セノンの製造を行った場合は、液体酸素量の増産による
液体酸素中のキセノン濃度の低下と装置の肥大化、ある
いは液体酸素供給量の変動によるキセノン収率の低下等
の問題がある。また、製造される液体酸素を原料として
上記特公昭６３−３３６３４号公報の方法でキセノンを
精留濃縮するには、濃縮塔への液体酸素送入量の大幅な
変動に対応できない この発明の目的は、空気液化分離装置の液体酸素生産量
の変動に関係なく、高収率、低コストで液体酸素中のキ
セノンを濃縮できるキセノン濃度調整方法を提供するこ
とにある。
課題を解決するための手段 本発明者らは、上記目的を達成すべく種々試験研究を行
った結果、空気液化分離装置の上部精留塔の王１疑縮器
から液体酸素をキセノン濃縮塔に導入し、キセノン濃縮
塔に導入する液体酸素量の変動に対応して液体酸素蒸発
量を変動させ、キセノン濃縮塔の液深、圧力およびキセ
ノン濃縮塔からの液体酸素抜出し量を一定に制御し、こ
れを高圧酸素ガスと熱交換させて強制蒸発させてキセノ
ン吸着塔に導入量、高圧酸素ガスは熱交換により液体酸
素として回収すれば、液体酸素導入量が変動しても、キ
セノン吸着塔に導入する原料ガス中のキセノン濃度を、
常に所定濃度に保持できることを究明し、この発明に到
達した。
すなわちこの発明は、空気液化分離装置の上部精留塔主
凝縮器に留出する液体酸素に含まれる微量のキセノンを
所定のキセノン濃度に濃縮調整する方法において、微量
のキセノンを含有する液体酸素を主凝縮器から熱交換器
を内蔵したキセノン濃縮塔に導入し、導入液体酸素量に
対応して液体酸素蒸発量を調整して液深、圧力およびキ
セノン濃縮塔からの液体酸素抜出し量を一定に制御し、
キセノン濃縮塔から抜出したキセノン濃縮液体酸素を熱
交換器で高圧酸素ガスと熱交換せしめ、高圧酸素ガスを
液体酸素として回収すると共に、キセノン濃縮液体酸素
をキセノン濃縮酸素ガスとなし、キセノンを選択的に吸
着する吸着塔に導入し濃縮するのである。
作　　　　用 この発明においては、Ｉ：Ａ！ｌ量のキセノンを含有す
る液体酸素を王凝縮器から熱交換器を内蔵したキセノン
濃縮塔に導入し、導入液体酸素量に対し芒、して液体酸
素蒸発量を調整して液深、圧力およびキセノン濃縮塔か
らの液体酸素抜出し量を一定に制御するから、キセノン
濃縮塔の液深、圧力の変動による蒸発酸素中のキセノン
の増加が抑制され、かつ抜出し液体酸素中のキセノン濃
度をほぼ一定に保持することができる。
しかも、キセノン濃縮塔から抜出したキセノン濃縮液体
酸素を熱交換器で高圧酸素ガスと熱交換せしめ、高圧酸
素ガスを液体酸素として回収すると共に、キセノン濃縮
液体酸素をキセノン濃縮酸素ガスとなし、キセノンを選
択的に吸着する吸着剤を充填したキセノン吸着塔に導入
し濃縮するので、キセノン吸着塔に導入されるキセノン
濃縮酸素ガス量ならびにキセノン濃度は、空気液化分離
装置の液体酸素生産量が変動しても常に一定となり、高
収率、低コストで液体酸素中のキセノンを濃縮すること
ができる。
なお、キセノン濃縮塔内の液深、圧力およびキセノン濃
縮塔からの液体酸素抜出し量を一定に制御する理由は、
液深ならびに圧力が短時間内で変動すると、蒸発酸素中
のキセノンが増加するためで、また、液体酸素抜出し量
を一定にすることにより、後工程のキセノン吸着塔に供
給する原料ガス中のキセノン濃度を所定値にすることが
できる。
主凝縮器からキセノン濃縮塔に導入した液体酸素中のキ
セノンの挙動は、第２図に示すとおり、液体酸素中のキ
セノン濃度が３０〜１１００ｐｐの場合に蒸発ガス酸素
中のキセノン濃度は０．２８〜０．７ｐｐｍとなってお
り、キセノン濃縮塔に導入された液体酸素中のキセノン
の大部分は、液体酸素中に濃縮残留している。
つまり、キセノン濃縮塔に導入される液体酸素量が多く
、かつキセノン濃度が低い場合には、多量の液体酸素を
蒸発させて液体酸素抜出し量を一定にすることによって
、後工程のキセノン吸着塔に供給する原料ガス中のキセ
ノン濃度を一定に保持することができる。また、逆にキ
セノン濃縮塔に導入される液体酸素量が少なく、かつキ
セノン濃度が高い場合には、液体酸素の蒸発量を抑制し
て液体酸素抜出し量を一定にすることによって、キセノ
ン濃度を一定にすることができる。
さらに、空気液化分離装置で生産される液体酸素量は、
キセノン濃縮塔およびキセノン吸着塔で減少するが、そ
の分はキセノン濃縮塔の熱交換器、キセノン濃縮塔から
抜出した液体酸素の熱交換器ならびにキセノン濃縮塔お
よびキセノン吸着塔からの蒸発ガス酸素の熱交換器に導
入する高圧酸素ガスが熱交換により液化して液体酸素と
して回収されるので、液体酸素生産量を確保することが
できる。
実施例 実施例１ 第１図はこの発明の濃縮方法の概略フローを示すもので
、（１）は空気液化分離装置の精留塔で、精留塔（１）
の上部精留塔主凝縮器（２）に留出する液体酸素の一部
は、低級炭化水素除去のため、ポンプ（４）により炭化
水素吸着塔（３）を経て王凝縮器（２）に循環され、需
要量に見合う液体酸素がキセノン濃縮塔（５）に導入さ
れる。キセノン濃縮塔（５）に導入された液体酸素は、
熱交換器（６）内を通過する高圧酸素ガスと熱交換させ
る。このとき、キセノン濃縮塔（５）は、液深が一定と
なるよう高圧酸素ガスの負荷変動を液面指示調節計（７
）によりコントロールすると共に、圧力が一定となるよ
う圧力指示調節計（８）により蒸発酸素ガス抜出し量を
コントロールする。
ここで使用する高圧酸素ガスとしては、高圧酸素ガス供
給配管（９）から必要量導入する。この高圧酸素ガスは
、熱交換器（１０）でキセノン濃縮塔（５）からの蒸発
酸素ガスおよびキセノン吸着塔（１１）からの酸素ガス
と熱交換し、低温の高圧酸素ガスとなり、その一部は熱
交換器（６）で液体酸素と熱交換することにより液体酸
素として回収され、残部は熱交換器（１２）でキセノン
濃縮塔（５）から導出される液体酸素と熱交換し、同様
に液体酸素として回収する。
方、キセノン濃縮塔（５）から導出された液体酸素は、
熱交換器（１２）において低温の高圧酸素ガスと熱交換
して蒸発し、温度指示調節計（１３）により低温の酸素
ガスとしてコントロールされてキセノン吸着塔（１１）
に導入される。キセノン吸着塔（１１）でキセノンが吸
着除去された酸素ガスは、キセノン濃縮塔（５）からの
液体酸素導出量が一定となるよう流量指示調節計（１４
）により流量コントロールされる。キセノン吸着塔（１
１）を出た酸素ガスは、上記じたとおり、キセノン濃縮
塔（５）からの蒸発酸素ガスと共に熱交換器（１０）で
高圧酸素ガスと熱交換し、常温となって酸素圧縮機（１
５）の吸入側に戻り、精留塔（１）からの酸素ガスと共
に高圧酸素ガスとして使用される。
一方、キセノン濃縮塔（５）および熱交換器（１２）で
回収された液体酸素は、管路（１６）により抜出され、
液体酸素として図示しないタンクに貯蔵される。
なお、キセノン吸着塔（１１）で吸着濃縮されたキセノ
ンは、脱着回収されて管路（１７）により図示しないキ
セノン濃縮ガスタンクに導入される。
したがって、需要に見合って精留塔（１）の主凝縮器か
ら抜出された液体酸素は、キセノン濃縮塔（５）および
熱交換器（１２）で全量ガス酸素となるが、キセノン濃
縮塔（５）および熱交換器（１２）で液体酸素と熱交換
する高圧酸素ガスは、液化して液体酸素となる。このた
め、液体酸素のバランスとじては、需要に見合った液体
酸素量を確保することができる。
実施例２ 実施例１のフローに示す酸素ガス発生量１０１０００Ｏ
Ｎ／Ｈの空気液化分離装置の精留塔（１）の主凝縮器（
２）からキセノン濃度３〜ｌｌｐｐｍの液体酸素を２０
０−７０ＯＮｍ　３／　Ｈ（平均３６ＯＮｍ３／旧で抜
出し、キセノン濃縮塔（５）に導入し、酸素圧Ｎ機（１
５）で圧縮された１５ｋｇ／　ｃｍ２Ｇの酸素ガスと熱
交換させ、１３０〜６３ＯＮｍ’　／　Ｈの液体酸素を
蒸発させ、熱交換器（１０）で温度回復させて酸素圧縮
機（１５）の吸入側に戻入した。
一方、キセノン濃縮塔（５）からは、キセノン濃度４０
ｐｐｍに濃縮された液体酸素を７ＯＮｍ’／ｆ（で抜出
巳、熱交換器（１２）で高圧酸素ガスと熱交換させて強
制蒸発させ、所定の温度に調整してキセノン吸着塔（１
１）に導入し、純度１．５％のキセノンを収率９７％で
回収することができた。
さらに、キセノン濃縮塔（５）および熱交換器（１２）
においては、液体酸素との熱交換に使用した高圧酸素ガ
スが液化し、１１０〜６０ＯＮｍ”／ｆ（の液体酸素が
回収された。
この結果、精留塔（１）の主凝縮器（２）からの液体酸
素抜出口量が大幅に変動した場合においても、キセノン
吸着塔（１１）に安定したキセノン濃度で所定量の液体
酸素を供給でき、高収率でキセノン生産が可能であった
。また、従来に比較し、キセノン吸着塔（１１）の容量
を大幅に縮小可能で、塔径を１／３に縮小できた。
発明の効果 以上述べたとおり、この発明方法によれば、空気液化分
離装置の精留塔の王凝縮器からの液体酸素抜出し量が大
幅に変動した場合においても、キセノン吸着塔に安定し
たキセノン濃度で所定量の液体酸素を供給でき、高収率
で安定してキセノンを生産することができる。また、従
来に比較し、キセノン吸着塔の容量を大幅に縮小でき、
しかも液体酸素の需給バランスを保持することができる
。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の濃縮方法の概略フロー、第２図はキ
セノン濃縮塔に導入した液体酸素中のキセノンの挙動を
示すグラフである。 精留塔、　　　　　２　主凝縮器、 炭化水素吸着塔、４・ポンプ、 キセノン濃縮塔、６　熱交換器、 液面指示調節計、８　圧力指示調節計、高圧酸素ガス供
給配管、 熱交換器、　　　１１　キセノン吸着塔、熱交換器、　
　　Ｉ３　γ温度指示調節計、流量指示調節計、 酸素圧縮機、　　１６．１７　管路、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １　空気液化分離装置の上部精留塔主凝縮器に留出する
    液体酸素に含まれる微量のキセノンを所定のキセノン濃
    度に濃縮調整する方法において、微量のキセノンを含有
    する液体酸素を主凝縮器から熱交換器を内蔵したキセノ
    ン濃縮塔に導入し、導入液体酸素量に対応して液体酸素
    蒸発量を調整して液深、圧力およびキセノン濃縮塔から
    の液体酸素抜出し量を一定に制御し、キセノン濃縮塔か
    ら抜出したキセノン濃縮液体酸素を熱交換器で高圧酸素
    ガスと熱交換せしめ、高圧酸素ガスを液体酸素として回
    収すると共に、キセノン濃縮液体酸素をキセノン濃縮酸
    素ガスとなし、キセノンを選択的に吸着する吸着塔に導
    入し濃縮することを特徴とするキセノン濃度調整方法。
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