JPH0566085A - 液体供給材料流れからのクリプトンとキセノンの生産法 - Google Patents

液体供給材料流れからのクリプトンとキセノンの生産法

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JPH0566085A
JPH0566085A JP4040364A JP4036492A JPH0566085A JP H0566085 A JPH0566085 A JP H0566085A JP 4040364 A JP4040364 A JP 4040364A JP 4036492 A JP4036492 A JP 4036492A JP H0566085 A JPH0566085 A JP H0566085A
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xenon
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distillation column
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ラケシユ．アグラヴアル
Brian E Farrell
ブライアン．ユーゲン．フアーレル
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭化水素吸着装置で引続き炭化水素の吸着に
使用されるクリプトンとキセノンの損失を防ぐと共に、
下流規模の費用低減。 【構成】 本発明は、極低温空気分離装置からクリプト
ンとキセノンを生産する方法で、クリプトンとキセノン
を同時に凝集するかたわら、供給材料流れに存在するメ
タンの９０％以上を排除する。プロセスへの供給材料
は、前記空気分離装置の主蒸留塔装置から抜き取られる
液体酸素流れである。本発明の改良点は、最適液体の蒸
気流量に対する比率がクリプトン・キセノン塔の高酸素
部で必要される。その最適範囲は０．０５乃至０．２、
さらに好ましくは約０．１であることである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気のその構成成分へ
の極低温分離に関し、詳述すればクリプトンとキセノン
の回収に関する。
【０００２】
【従来の技術】クリプトンとキセノンは空気中に、痕跡
成分として、それぞれ１．１４ｖｐｐｍと０．０８６ｖ
ｐｐｍ存在し、純粋形態で空気の極低温蒸留で生産でき
る。これらの元素の双方とも酸素より揮発性が少い（す
なわち沸騰温度が高い）ので、そのため普通の２塔式空
気分離装置の液体酸素溜めに凝集する。残念ながら、酸
素より揮発性の少い他の不純物たとえばメタンも、クリ
プトンやキセノンと共に液体酸素溜めに凝集する。
【０００３】残念ながら、酸素、メタン、クリプトン及
びキセノンが含まれるプロセス流れは、メタンと酸素が
混合して存在するので安全性の問題を提起する。
【０００４】メタンと酸素は、引火性の下限が酸素中の
メタンが５％である引火性混合物を形成する。安全作業
には、酸素流れ中のメタンの濃度を下限引火度に到達さ
せてはならないし、又、実際には、最高許容メタン濃度
を前記下限引火度の何分の一かに設定する必要がある。
この最高設定はクリプトンとキセノンの到達できる濃度
を有効に制限する。それは、これらの生成物がさらに濃
縮されて許容最高限度を超えるメタンの濃縮をもたらす
ことになるからである。従って、メタンをこの方法から
除去することが望ましい。
【０００５】メタンをクリプトンとキセノンの濃縮流れ
から、８００乃至１０００°Ｆ（約４２６．７乃至５３
７．８℃）の温度で動作するバーナーを用いて順流で除
去する。メタンの燃焼で２つの好ましくない副生成物、
水と二酸化炭素が、前記プロセス流れにできる。これら
の不純物は主として分子吸着により除去される。従っ
て、メタンの除去に関する現在行われている方法は、メ
タンバーナー、吸着装置及び極低温温度からバーナー温
度に前記流れを熱入れし、その後、吸着工程を経て極低
温温度に戻すための数基の熱交換器とを必要とする。こ
の方法によるメタン除去も、クリプトンとキセノンに若
干の損失をもたらす。
【０００６】背景となる技術で数多くの方法が教示され
ているが、その中には次のようなものがある。すなわ
ち：Ｈ．ダウァー（Ｄａｕｅｒ）の「ニュー．ディヴェ
ロプメンツ．レザルティング．イン．インプルーヴド．
プロダクション．オヴ．アルゴン．クリプトン．アン
ド．キセノン（Ｎｅｗ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ Ｒ
ｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｐｒｏｄ
ｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒｇｏｎ Ｋｒｙｐｔｏｎ ａ
ｎｄ Ｘｅｎｏｎ）」と題する出版物に、クリプトン・
キセノン塔の操作方法を開示している。この開示された
方法の関係部分を図７に示す。前記方法においては、液
体酸素を空気分離装置の低圧塔の下部から抜き取り、炭
化水素吸着剤を通過させて、クリプトン・キセノン塔の
上部に供給する。前記炭化水素吸着剤ではメタンを液体
酸素流れからは除去しない。クリプトン・キセノン塔の
液溜め中の液体を高圧塔からの空気を使用して再沸騰さ
せて前記クリプトン・キセノン塔に蒸気を供給する。前
記塔の上部にある蒸気には、主としてクリプトン、キセ
ノン及びメタンを含む酸素が含まれる。この蒸気を気体
酸素生成物流れに添加する。この流れにおけるクリプト
ンの損失は、前記液体酸素送りと共に入ってきたクリプ
トンの１１％である。液体生成物流れを約０．３％のク
リプトンとキセノンの結合濃縮と約０．５％のメタン濃
縮（最大許容限度）が入っているクリプトン・キセノン
塔の下部から回収する。前記クリプトン・キセノン塔中
の液体の蒸気に対する比（還流比）は、この方法で操作
すると塔のすべての位置で１．０以上である。
【０００７】クリプトン及びキセノンに極低温法を用い
て濃縮した流れを発生させる別の方法が、米国特許第
４，４０１，４４８号に開示されている。この方法は、
標準２塔式空気分離装置のほかに２塔を用いてクリプト
ン及びキセノンを濃縮する。この方法では、気体酸素流
れを低圧塔の第１トレーの下から抜き取り、希ガススト
リッピング塔の第１トレーの下に送る。この塔への還流
を、前記気体酸素を抜き取った場所の上の位置で前記低
圧塔から抜き取られた液体酸素流れで付与する。前記希
ガスストリッピング塔での煮沸を高圧塔からの気体窒素
流れとの間接熱交換により付与する。希ガスストリッピ
ング塔の上部から流出する蒸気は０．１乃至０．３（好
ましい値は０．２）の還流比で機能する。クリプトン、
キセノン及び炭化水素に濃縮され、希ガスストリッピン
グ塔の下部より抜き取られた液体を酸素交換塔の上部に
送る。高圧塔から取られた気体窒素流れを前記酸素交換
塔の第１段階の下に導入して、還流比が０．１５乃至
０．３５（好ましい値は０．２４）になるようにする。
酸素交換塔での煮沸を高圧塔からの気体窒素流れと間接
熱交換により付与する。酸素交換塔の上部を出る蒸気を
低圧塔に再循環させる。クリプトンとキセノンに濃縮さ
れた液体生成物を前記酸素交換塔の下部から抜き取る。
【０００８】米国特許第４，４０１，４４８号は上述の
方法の計算機シミュレーションからの結果を報告してい
る。酸素交換塔から抜き取られた液体生成物流れには、
１．０％酸素、１１，０００ｐｐｍのクリプトン、９０
０ｐｐｍのキセノン及び３，２００ｐｐｍの炭化水素
と、残量が窒素として含まれていた。この機構は、先行
方法と関連した２つの問題を多少とも解決した。第１
は、酸素交換塔の下部での窒素の導入が酸素を有効に入
替えて、この塔から抜き取った生成物流れに、炭化水素
との引火性混合物を形成させるだけの十分な酸素が含ま
れないようにする。第２は、この方法が極低温であるこ
とである。クリプトンの回収率は、本特許に示されたデ
ータから７２％と算出されたがこのような低回収率は好
ましくない。
【０００９】粗クリプトン塔での、クリプトンとキセノ
ンに濃縮された流れを発生させる作業の別の方法を、米
国特許第４，５６８，５２８号で開示している。液体酸
素流れを低圧塔より抜き取り、炭化水素吸着装置を通す
ことなく前記粗クリプトン塔の再沸騰域に導入する。こ
の送り液体を部分気化させて蒸気と、クリプトン及び酸
素に濃縮された液体生成物を発生させる。濃度が再沸騰
域で形成される蒸気よりも低いクリプトンと酸素が含ま
れる液体で前記塔を還流させる。この還流液体は、前記
低圧塔の溜めの上の数枚のトレーを抜き取った流れで、
それには前記粗クリプトンの溜りに蓄積し、前記生成物
流れのクリプトン・キセノンの濃度を制限する炭化水素
が含まれる。前記塔の上部から抜き取られた蒸気を気体
酸素生成物に添加する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】この方法の主な不利益
は、炭化水素吸着装置でその後、引続き炭化水素の除去
に用いる必要のあるクリプトン及びキセノンの損失であ
る。炭化水素への流れの中のクリプトン及びキセノンの
濃度が、供給流れの濃度よりも高いため、クリプトン及
びキセノンの比較的大きい部分が、炭化水素吸着装置を
供給材料流れの途中で用いる典型的事例と比較して、失
われることになる。しかし、炭化水素がこの供給材料流
れの途中で使用されるものと仮定すれば、炭化水素吸着
装置は、これも炭化水素で汚染されている還流の流れで
使用される必要がある。これは、前記米国特許第４，５
６８，５２８号で教示された方法にさらなる費用と複雑
さが加わることになる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、クリプトン及
びキセノンを、少くとも１つの蒸留塔が備わるクリプト
ン・キセノン極低温蒸留塔で、酸素、メタン、クリプト
ン及びキセノンからなる液体供給材料流れから生産する
方法の改良に関するものである。本方法では、液体供給
材料流れを、クリプトン・キセノン極低温蒸留塔装置に
導入して、クリプトンとキセノンが多量に含有される残
液と、クリプトン及びキセノンの含量の少いオーバーヘ
ッドに分別するものである。このクリプトン・キセノン
極低温蒸留塔装置には、酸素が多量な領域が少くとも１
つあることである。クリプトン及びキセノンの濃度と、
メタンの排除を同時に最大化する改良は、酸素が多量に
存し、それによって液体流の蒸気流に対する比率が０．
０５乃至０．２の範囲になるよう前記領域を操作するこ
とからなる。
【００１２】本発明の方法は、炭化水素吸着装置の液体
供給材料流れから、わずかな量のＣ２ ＋炭化水素と亜酸
化窒素も除去してから、前記供給材料流れをクリプトン
・キセノン蒸留塔装置に導入することからさらになるこ
とである。
【００１３】
【作用】本発明は、極低温空気分離装置からのクリプト
ン及びキセノンの極低温生産方法に関する。本発明はメ
タンを除去しながら、クリプトンとキセノンを濃縮する
ことを主目的とする。本発明の方法には、４つの実施例
があり、メタンの除去と併行してクリプトンとキセノン
を濃縮するこの目的を達成する。これら実施例のすべて
の共通した特性は、そのおのおのが、前記クリプトン・
キセノン蒸留塔の高酸素部における液体流の蒸気流に対
する比（Ｌ／Ｖ）を最適化する方法の必要性と示唆を与
えることを明確に認めていることである。Ｌ／Ｖのこの
値を約０．０５乃至０．２に最適化して、メタンを蒸留
装置から離れる高酸素蒸気流れで優先的に（クリプトン
とキセノンに比較して）排除することである。
【００１４】
【実施例】
実施例１ 実施例１は、図１に示すように炭化水素吸着装置とクリ
プトン・キセノン蒸留塔との組み合わせからなる。この
図を参照して、液体酸素流れ１１０を主空気分離装置の
適当な蒸留塔の溜めから抜き取って、炭化水素吸着装置
１１１を透過させる。この炭化水素吸着装置は、液体酸
素流れ１１０に含まれる僅かな量のＣ２ ＋炭化水素と亜
酸化窒素も除去するがメタンは除去しない。前記吸着装
置から流出する液体酸素流れ１１２を２つの流れ、すな
わち供給材料流れ１１３及び液体還流流れ１１４に分割
する。供給材料流１１３をクリプトン・キセノン塔１１
５の下部に送って精留する。供給材料を前記塔の再沸騰
域の上、第１平衡段階の下の位置に導入する。クリプト
ン・キセノン塔１１５での煮沸をリボイラー１１７で、
前記塔の溜めの液体と適当なプロセス流れ１１６の間の
間接熱交換により付与する。適当な流れ１１６に関する
実施例では、高圧塔から抜き取られた気体窒素もしく
は、主空気分離装置から抜き取られた液体が含まれる
が、それには限定されない。この冷却プロセス流れ１１
６、ここでは流れ１１８は、主空気分離装置の適当な場
所へ再循環乃至は、又別の間接熱交換器で凝縮もしくは
再沸騰流体として用いるか、或いは上記いずれかの組み
合わせで用いることができる。液体還流流れ１１４をク
リプトン・キセノン塔１１５の上部に供給して液体還流
を付与する。クリプトン・キセノン塔１１５では、下降
流液体はクリプトンを上昇蒸気流れからその他の成分に
優先的に除去して、廃流１１９でのクリプトンとキセノ
ンの損失が小さくなるようにする。廃流１１９を気体酸
素生成物として回収する。クリプトン・キセノン塔１１
５を作動させて蒸気流れ１１９に流れ１１３と１１４の
中の塔に入るメタンの９０％以上が含まれるようにす
る。この操作を遂行するには、流れ１１３と１１４を経
由して塔に供給される液体酸素の分流を、流れ１１４が
クリプトン・キセノン塔１１５に十分な還流を付与して
塔１１５におけるＬ／Ｖ流れ（還流）比を０．０５乃至
０．２に維持させる必要がある。液体生成物流れ１２０
をクリプトン・キセノン塔１１５のリボイラー溜めから
抜き取る。流れ１２０は、クリプトン、キセノン及び酸
素に凝集した若干のメタンからなる。
【００１５】クリプトン・キセノン塔１１５を前記適当
な還流比で操作すると、メタンの９０％以上を、クリプ
トンとキセノンの損失もほとんどなくプロセスから除去
できる。図１の方法の計算機シミュレーションを表１に
示す。この事例では塔は０．１７の還流比で操作され、
それには分離に必要な２３の理論段が備わっていた。
【００１６】
【表１】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流れ番号 １１２ １１３ １１４ １１９ １２０ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流 量：モル／時間 100.0 83.0 17.0 99.8 0.2 圧 力：psia 23.1 23.1 22.8 22.8 24.3 温 度：°Ｆ -289.2 -289.2 -289.4 -289.4 -287.9 組 成 酸素：容量比 99.93 99.93 99.93 99.94 98.47 アルゴン：vppm 400.0 400.0 400.0 400.3 243.0 クリプトン：vppm 27.1 27.1 27.1 1.9 12620 キセノン：vppm 2.05 2.05 2.05 -- 1022 メタン：vppm 238.1 238.1 238.1 235.6 1463 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 塔の操作に及ぼす還流比の影響を表２に示す。流れ１１
２の流量を一定に保持し、２３の理論段を示された４つ
の事例に用いた。
【００１７】
【表２】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― ケース１ ケース２ ケース３ リンデ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 還流比 0.09 0.17 0.27 1.04 メタン排出：％１ 99.2 98.8 95.9 29.0 クリプトン回収：％２ 90.1 93.1 93.2 93.4 流れ１２０流量：モル／時間 0.20 0.20 0.20 3.50 流れ１２０組成物 クリプトン：vppm 12208 12620 12621 723 キセノン：vppm 1022 1022 1022 58 メタン：vppm 1007 1463 4908 4833 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― １ 流れ１１９中のメタンの流れ１１２中のメタンに対
する比 ２ 流れ１２０中のクリプトンの流れ１１２中のクリプ
トンに対する比 見てわかるように、還流比を０．１７から０．０９に減
ずると、クリプトンの回収が９３．１％から９０．１％
に減少する結果となる。還流比をさらに減少させると塔
の固定数の段に対しクリプトンの損失が全く大きくな
る。還流比を０．１７から０．２７に増加させるとメタ
ンの排除が減少して生成物流れ２０に３．４倍以上のメ
タンが含まれるようになる。これらの結果は、最適還流
比以下での操作が許容されないほどの高いクリプトンの
損失量又最適比以上での操作が許容されないほどの低い
メタン排除量という結果になるので、最適還流比での操
作の重要性を立証している。
【００１８】図１に示す実施例は本発明の「従来の技
術」の項で、Ｈ．ダウァーの論文が説明するように図７
に示され、又、表２の方法（リンデ法）と比較できる。
リンデ法のデータは表２に「リンデ」という見出しで示
されている。先に述べたように、リンデ法は１．０以上
の還流比で操作する必要がある。この制約からくる最も
有意の因果関係はクリプトン・キセノン塔が、供給材料
と共に流入するメタンのわずか２９％を排除するに過ぎ
ないことである。塔の上部を離れる蒸気にあって除去さ
れないメタンが液体生成物流れに凝集する。液体生成物
流れの流量を１７．５の率で増加させて、メタンの濃度
を５０００ｐｐｍの最高許容限度以下に保持する必要が
ある。この処置には生成物流れにあるクリプトンとキセ
ノンの濃度をほぼ１７．５の率（ケース２対リンデ）に
より低下させる不利益な作用が伴う。リンデ法における
生成物の流量を増加させるにも、下流における加工によ
り大きい装置が必要となる。
【００１９】前記リンデ法と比較される本実施例の主な
る技術革新は、供給材料流れを分割して、図１に示され
る２つの位置でクリプトン・キセノン塔に供給すること
であり、これは前記リンデ法では１つの供給材料に対す
るものである。供給材料を分割すると、１．０以下の還
流比でクリプトン・キセノン塔が操作できるようにな
る。表２の結果では、クリプトン・キセノン塔の最適還
流比がほぼ０．１７であり、リンデＡＧ法を用いては適
正値が得られないことを示す。もちろん、好ましい場合
は、クリプトン・キセノン塔への供給を２つ以上の流れ
に分割して、Ｌ／Ｖを塔の長さに沿って最適化して、メ
タン排除を増大させかつ、クリプトン・キセノンの損失
を減少させることができる。 実施例２ 実施例１（図１参照）で開示された方法のさらなる改良
は、相対的に高いクリプトン損失率（６．９％）を低下
させることである。この損失は、クリプトン・キセノン
塔に補助平衡段を付加（資本の追加負担で）するか、或
いはクリプトン・キセノン塔を、実施例１（図１）の方
法に用いられた還流液体よりも低濃度のクリプトンとキ
セノンが含まれる液体で還流させることで減少させるこ
とができる。この実施例２はこのような還流液体を使用
する方法を開示する。
【００２０】米国特許第４，５６８，５２８号は、クリ
プトン・キセノン塔を、供給材料より低濃度のクリプト
ンとキセノンが含まれる液体で還流させる方法を立証す
る。この方法で、供給材料のすべては塔の下部で供給さ
れる。還流液体は、主空気分離装置の低圧塔の溜めの上
の１乃至５平衡段から抜き取られ、それには約３ｖｐｐ
ｍのクリプトンとキセノンが含まれている。前記特許に
示された実施例では、０．１６の還流比で操作される塔
は結果として、９７．３％のクリプトンを回収する。
【００２１】米国特許第４，５６８，５２８号の方法で
は、クリプトンの回収の増加（実施例１の方法と比較し
て）をもたらすが、炭化水素と亜酸化窒素除去の問題解
決とはならない。供給材料流れと液体還流流れの双方に
は、メタンと付加炭化水素及び亜酸化窒素が含まれる。
それは、どちらの流れも、クリプトン・キセノン塔に送
られるに先立っては、炭化水素吸着装置を通過しないか
らである。
【００２２】実施例２は、炭化水素除去の問題を扱って
おり、結果としてクリプトンとキセノンの高回収率をも
たらす。この方法を図２に示す。図３を参照して、液体
酸素流れ２２５を主空気分離装置の適当な蒸留塔の溜め
から抜き取って炭化水素吸着装置２２６を透過させる。
この炭化水素吸着装置２２６は、液体酸素流れ２２５に
含まれるＣ２ ＋炭化水素と亜酸化窒素の僅かな量でも除
去するが、メタンを除去しない。吸着装置２２６を流出
する液体酸素流れ２２７をクリプトン・キセノン塔２２
８の下部に、再沸騰域の上、第１平衡段の下の位置で供
給する。クリプトン・キセノン塔２２８における煮沸は
実施例１で先に説明のように前記塔の溜めの液体と、リ
ボイラー２３０中の適当なプロセス流れ２２９の間の間
接熱交換により付与される。クリプトン・キセノン塔２
２８にあって、本質的にクリプトン及びキセノンを含ま
ない上昇蒸気２３２を上部平衡段の上で収集し、２つの
流れ２３３と２３４に分割する。流れ２３３を気体酸素
生成物として回収する。流れ２３４を示された凝縮器２
３６で適当なプロセス流れ２３５との間接熱交換により
凝縮する。気化プロセス流れ２３７を主空気分離装置の
適当な場所に戻す。凝縮液２３８を２部分、流れ２３９
と２４０に分割できる。流れ２３９をクリプトン・キセ
ノン塔の上部平衡段に液体還流として戻す。流れ２４０
を液体酸素生成物として回収する。流れ２２７中のプロ
セスに入ったメタンの９０％以上を流れ２３３と２４０
に回収する。図２で説明の装置は、酸素をクリプトン・
キセノン塔から、全気体酸素（流れ２３３）又は全液体
酸素（流れ２４０）もしくは気体酸素と液体酸素の混合
物のいずれかとして回収できる。クリプトンとキセノン
を生成物流れ２４１で回収する。
【００２３】凝縮器２３６がクリプトン・キセノン塔２
２８（図示のように）の上部にある別個の装置もしく
は、異った場所にあって別の凝縮器たとえばアルゴン塔
凝縮器と一体になっていてもよい。アルゴン塔凝縮器と
一体とした場合、クリプトン・キセノン塔２２８（図示
の通り）の上部からの蒸気は、前記アルゴン塔凝縮器か
らの粗アルゴンが沸騰させる同一の流体を沸騰させて凝
縮することなる。典型的例として、この流体は高圧塔の
下部からの粗液体酸素である。前記凝縮器２３６のアル
ゴン塔凝縮器とのこの一体化は、図２の凝縮器の導入に
関連する資本経費を実質的に削減することになる。
【００２４】図２に示された方法の計算機シミュレーシ
ョンの結果を表３に示す。図１の方法の事例と同様、ク
リプトン・キセノン塔に２３の理論段を用いた。
【００２５】
【表３】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流れ番号 ２２７ ２３２ ２３３ ２３９ ２４１ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流量：モル／時間 100.0 112.7 99.8 12.9 0.2 圧力：psia 23.1 22.8 22.8 22.8 24.3 温度：°Ｆ -289.2 -289.4 -289.4 -289.4 -287.9 組成 酸素：容量比 99.93 99.93 99.93 99.93 98.4 アルゴン：vppm 400 613 613 613 249 クリプトン：vppm 27.1 0.1 0.1 <1.1E-7 13547 キセノン：vppm 2.05 0.1 0.1 <1.1E-7 1025 メタン：vppm 238.1 236.4 236.4 236.4 1103 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 本実施例（図２）の方法の最適還流比は、ほぼ０．１１
で表３の結果はこの値を用いるシミュレーションのもの
である。クリプトン回収率は９９．９％で、メタンの排
除率は９９．１％である。
【００２６】図２の方法は、図１の方法に対する改良、
すなわち、クリプトン回収率の改善である。クリプトン
回収率は、図１の方法における９３．１％から図２の方
法の９９．９％に増加した。増加したクリプトン回収率
は、米国特許第４，５６８，５２８号で報告されている
９７．３％の値よりも高かった。しかし、図２の方法に
おけるクリプトン回収率の増加は、僅かな資本増加とい
う形の負担に止まった（クリプトン・キセノン塔の上部
に設置する凝縮器）。先に述べた通り、この費用は、こ
の凝縮器を既にプラントで用いられている他の主凝縮器
と組み合わせる場合、実質的に低減できる。米国特許第
４，５６８，５２８号のクリプトン回収率の増加分は、
炭化水素除去率の減少に負っているためでこれは好まし
くない。
【００２７】米国特許第４，５６８，５２８号の方法
は、供給液体と液体還流との双方を、別の炭化水素吸着
装置に透過させてからクリプトン・キセノン塔に流入さ
せる場合、望ましいものとなる。このような処理は、炭
化水素と亜酸化窒素除去の問題の解決に役立つが、追加
資本と方法の複雑性の負担によるものである。 実施例３ 第３の提案は、図３に示す通り、資本の増加もしくは方
法に複雑性を加えることなく、クリプトン及びキセノン
の高い回収率と、炭化水素と亜酸化窒素の高い除去率を
もたらす新しい方法を示す。図３を参照して、液体酸素
流れ３５０を主空気分離装置の適当な塔の溜めから、液
体戻り流れ３５１と一緒に抜き取って、炭化水素吸着装
置供給材料流れ３５２を形成させ、炭化水素吸着装置３
５３に透過する。メタンはこの吸着装置では除去されな
い。炭化水素吸着装置生成物流れ３５４を２つの部分、
すなわち下部供給材料３５５と中間供給材料３５６に分
割する。下部供給材料３５５をクリプトン・キセノン塔
３５７の下部の再沸騰域の上、第１平衡段の下の位置に
供給する。クリプトン・キセノン塔３５７での煮沸を前
記塔の溜めの液体と、リボイラー３５９の適当なプロセ
ス流れ３５８の間の間接熱交換により付与する。液体還
流流れ３６０を主空気分離装置の同一塔からの溜めの上
の位置から液体酸素流れ３５０として抜き取る。液体還
流流れ３６０には、液体酸素流れ３５０より低い濃度の
クリプトンとキセノンが含まれ、又、若干の炭化水素も
含まれている。結果として、この上昇液体は優先的にク
リプトンと、クリプトン・キセノン塔３５７の上部部分
の上昇蒸気からのキセノンを除去して、気体酸素流れ３
６１に、流れ３５０と３６０に流入したメタンの９０％
以上が含まれ、かつ本質的にクリプトンとキセノンを含
まないものにする。液体生成物流れ３６２を塔の下部で
収集、それには、流れ３５０と３６０に酸素に残留する
若干のメタンと共に流入するクリプトンとキセノンの実
質的全量が含まれる。
【００２８】図３の新しい着想は、クリプトン・キセノ
ン塔３５７からの液体戻り流れ３５１の抜き取りであ
る。還流液体３６０を主空気分離装置の適当な塔から直
接、クリプトン・キセノン塔に送り、それには若干の炭
化水素又は（及び）亜酸化窒素が含まれている。これら
の炭化水素もしくは（及び）亜酸化窒素はクリプトン・
キセノン塔の溜めに集積し、それが除去されない場合は
液体生成物流れ３６２のクリプトンとキセノンの濃度を
制限することになる。これは先に詳論した通り、米国特
許第４，５６８，５２８号で起こる問題と全く同じであ
る。塔の上部にある液体の全部を液体戻り流れ３５１で
除去、液体酸素流れ３５０と混合、炭化水素吸着装置３
５３を透過させ、そしてそこで、クリプトン・キセノン
塔の供給材料流れ３５５と３５６に戻す。この方法で、
クリプトン・キセノン塔の液体還流３６０に流入する炭
化水素は除去され、塔の溜めに集積しない。中間供給材
料をクリプトン・キセノン塔３５７の同一平衡段の間に
戻し、その間で流れ３５１を抜き取った。
【００２９】計算機シミュレーションを図３の方法で行
い、表４に要約する。この事例で、クリプトン・キセノ
ン塔３５７で２３の平衡段を用い、液体戻り流れを塔の
上部から６段下で抜き取り、そして中間供給材料３５６
をこの場所に供給した。流れ３５１と３５６の流量は等
しく、それによりクリプトン・キセノン塔３５７は、１
１．０の一定還流比で操作された。しかし、概して、ク
リプトン・キセノン塔の２区劃は異なるＬ／Ｖ比で操作
できる。クリプトンの回収率（流れ３６２のクリプトン
の流れ３５０と３６０の合計クリプトンに対する比）は
９９．４％で、メタンの除去率（流れ３６１のメタンの
流れ３５０と３６０の合計メタン量に対する比）は、こ
の実施例では９８．６％であった。
【００３０】
【表４】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流れ番号 ３５０ ３５１ ３５５ ３５６ ３６０ ３６１ ３６２ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流量：モル／時間 89.0 11.0 89.0 11.0 11.0 99.8 0.2 圧力：psia 23.1 23.1 23.1 23.1 22.8 22.8 24.3 温度：°Ｆ -289.2 -289.1 -289.2 -289.2 -289.4 -289.4 -287.9 組成 酸素：容量比 99.93 99.85 99.92 99.92 99.95 99.94 98.36 アルゴン：vppm 388 243 372 372 500 400 232 クリプトン：vppm 30.3 23.8 29.5 29.5 0.12 0.2 13467 キセノン：vppm 2.29 1.20 2.17 2.17 1.57 - 1025 メタン：vppm 265.8 1225 371.3 371.3 13.7 235.2 1691 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― クリプトンの回収率は、図２の方法を用いて達成された
もの（９９．９％）に匹敵し、米国特許第４，５６８，
５２８号で報告されているもの（９７．３％）の２％以
上もある。図３の実施例におけるメタンの除去率も図２
の方法を用いて達成されたもの（９９．１％）に匹敵す
る。図３では、図２に匹敵する結果が出ているが、図２
で必要とされたクリプトン・キセノン塔の上部で凝縮器
を用いない。
【００３１】図３の方法の別法を図４に示す。図４の方
法では、戻り液体４５１をクリプトン・キセノン塔４５
７の下部平衡段の下、再沸騰域の上の位置で抜き取る。
炭化水素生成物流れ４５４を図３にあるような２部分に
分割しないが、単一流れとして下部平衡段の下、再沸騰
域の上の位置に供給する。本方法の、この実施例は、結
果として、製造費の低減と操作の容易性をもたらすこと
になる。それは、図３の方法での多トレー部と比べ、図
４では僅かに１トレーしか用いていないからである。図
４ではクリプトン・キセノン塔４５７で２３の理論段を
用いてシミュレートとし、０．１１の還流比（図３の実
施例と同一）で表５に示す通りである。クリプトン回収
率（先の説明に準ずる）は９９．５％、メタンの除去率
（先の説明に準ず）は９８．７％で、図３のそれぞれ９
９．４％と９８．６％と比較できる。図４では、図２の
結果に匹敵する結果を得るが、図４のクリプトン・キセ
ノンの上部では凝縮器は用いられていない。
【００３２】
【表５】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流れ番号 ４５０ ４５１ ４５４ ４６０ ４６１ ４６２ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流量：モル／時間 89.0 11.0 100.0 11.0 99.8 0.2 圧力：psia 23.1 24.2 23.1 22.8 22.8 24.3 温度：°Ｆ -289.2 -288.1 -289.2 -289.4 -289.4 -287.9 組成 酸素：容量比 99.93 99.38 99.87 99.95 99.94 98.37 アルゴン：vppm 388 244 372 500 400 233 クリプトン：vppm 30.3 4726 546.8 0.12 0.1 13487 キセノン：vppm 2.29 16.9 3.90 1.57 - 1026 メタン：vppm 265.8 1209 369.5 13.7 235.5 1515 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 実施例４ この方法は図５に示す通り、炭化水素吸着装置と２つの
蒸留塔からなる。主空気分離装置の適当な蒸留塔の溜め
から抜き取られた液体酸素流れ（流れ５１０）を、メタ
ン以外の炭化水素と亜酸化窒素をプロセス流れから除去
する炭化水素吸着装置に透過させる。典型的例として、
適当な場所は、標準２塔式空気分離装置のＬＰ塔の溜め
である。アルゴン、クリプトン、キセノン及びメタンを
含む液体酸素流れ５１２をクリプトン・キセノン塔５１
３に供給する。クリプトン・キセノン塔５１３における
煮沸を、５１３の溜めとリボイラー中の適当なプロセス
流れとの間の熱交換により付与する。流れ５１４に適す
る流れの実施例には、それに限定されることはないが、
高圧塔（図示せず）から抜き取った気体窒素もしくは、
高圧塔の溜めから抜き取った液体が含まれる。プロセス
流れ５１６は、前記標準２塔式空気分離装置の適当な場
所に再循環もしくは、別の間接熱交換器の凝縮或いは再
沸騰液体として、或いは上記のどのような組み合わせで
も使用することができる。クリプトン・キセノン塔５１
３では、逆流蒸気が、アルゴン、酸素と僅かではあるが
メタンの順流液体をストリップして、それにより、蒸気
流れ５１７が酸素とアルゴン、それに若干の残留メタン
からなるようにさせる。このクリプトン・キセノン塔の
上部部分のＬ／Ｖが典型的例として１よりも大である故
に、蒸気流れ５１７は本質的にクリプトンとキセノンを
含まないし、又、メタンの濃度も実質的に低くなる。逆
流蒸気は、アルゴン、酸素及びメタンを順流液体から優
先的にストリップする。それはアルゴンが酸素より、又
酸素がメタンよりさらに揮発性であるためである。クリ
プトンとキセノンの双方ともメタンよりも揮発性が少な
く、蒸気でストリップされない。流れ５１７は気体酸素
生成物として回収するか、もしくは低圧塔に再循環でき
る。
【００３３】蒸気流れ５１８を供給材料流れと、クリプ
トン・キセノン塔の下部の上の間の適当な位置で抜き取
り、脱メタン化塔５１９の液体溜めの直ぐ上の位置に供
給する。前記脱メタン化塔５１９の下部からの液体を、
クリプトン・キセノン塔５１３の適当な場所に供給され
る液体流れ５２０を経てクリプトン・キセノン塔５１３
に戻す。蒸気流れ５１８をクリプトン、キセノン及びメ
タンに関して凝縮させる。脱メタン化塔５１９を、蒸気
流５１８よりも低濃度のクリプトン、キセノン及びメタ
ンを含む液体酸素流れ５２１で還流させる。このような
流れの可能性のある源の１つは図示のように供給材料流
れ５２２の１部である。このような液体流れの他の源と
して、ＬＰ塔の下部溜めの上の数個のトレーからの液体
流れや、超高純度酸素プラントからの超高純度液体酸素
流れなどである。脱メタン化塔５１９では、順流液体
が、クリプトン及びキセノンを上昇蒸気流れから他の成
分に優先して除去する。その結果、脱メタン化塔５１９
の上部を出る蒸気流れ５２３は、本質的にクリプトンと
キセノンを含まない。しかし、液体の蒸気流量に対する
比（Ｌ／Ｖ）を蒸気流５２３が、プロセス流れ５１０に
流入したメタンの９０％以上を含むように選択する。蒸
気流５２３を気体酸素生成物として回収する。液体生成
物流れ５２４をクリプトン・キセノン塔５１３のリボイ
ラー溜めから抜き取る。流れ５２４はクリプトン、酸素
及び酸素に凝集した若干のメタンからなる。
【００３４】表６は、図５に示す方法で実施された計算
機シミュレーションの結果を作表したものである。流れ
の番号は図５に相当する。
【００３５】
【表６】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流れ番号 ５１０ ５１２ ５１８ ５２０ ５２１ ５２３ ５２４ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流量：モル／時間 109.0 100.0 90.0 9.0 9.0 90.0 0.2 圧力：psia 24.1 23.1 23.3 23.5 23.1 22.7 23.4 温度：°Ｆ -289 -289.2 -288.9 -288.8 -289.2 -289.5 -288.6 組成 酸素：容量比 99.93 99.93 99.92 99.76 99.93 99.94 98.1 アルゴン：容量比 0.04 0.04 0.034 0.022 0.04 0.036 0.015 クリプトン：vppm 27.1 27.1 68.9 695 27.1 2.06 13664 キセノン：vppm 2.05 2.05 0.01 2.1 2.05 0.01 1113 メタン：vppm 238.1 238.1 360 1192 238.1 264.6 3978 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 表６の生成物流れ５２４と米国特許第４，５６８，５２
８号の相当する流れとの比較は、クリプトンの濃度が３
２という率（前記米国特許における４２７ｖｐｐｍの本
発明における１３，６６４ｖｐｐｍに対する比）だけ増
加していることと、又キセノンの濃度が４１．２という
率（前記特許の２７ｖｐｐｍの本発明の１，１１３ｖｐ
ｐｍに対する比）だけ増加していることを示す。これら
の濃度の数倍に及ぶ増加は、前記米国特許のクリプトン
・キセノン塔への供給には、より高い濃度がクリプトン
とキセノンに備わる（クリプトンでは３９．１ｖｐｐｍ
対２７．１ｖｐｐｍそしてキセノンでは２．５ｐｐｍ対
２．０５ｐｐｍ）という事実を考える時、さらに顕著で
ある。注目に値することは、クリプトン・キセノン塔の
下部から生成物のクリプトンとキセノンの比較的高い濃
度のため、この流れの流量がこの方法では実質的に低い
ことである。これは、クリプトン・キセノン塔の下流に
用いられる装置寸法の実質的小型化に結びつき、クリプ
トンとキセノンをさらに精製できる。これらの結果を表
７に集計する。
【００３６】
【表７】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 米国特許第4,568,528 号 図５の流れ524 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 相対流量 8.8 1.0 酸素：容量比 99.6 98.1 メタン：ｖｐｐｍ 4000 3980 クリプトン：ｖｐｐｍ 427 13664 キセノン：ｖｐｐｍ 27 1113 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 図６は方法の別の変形を示し、この場合、脱メタン化塔
への還流を凝縮器で提供している。脱メタン化塔６１９
において、クリプトンとキセノンを本質的に含まない上
昇蒸気は上部トレーの上で収集され、２つの流れ６２３
と６３２に分割される。流れ６２３を気体酸素生成物と
して回収する。流れ６３２を凝縮器６３４で、適当なプ
ロセス流れ６３５での間接熱交換により凝縮する。片方
のこのような流れは図示のように、リボイラー６１５か
らの凝縮液流れ６３５の１部分である。流れ６１６を、
高圧塔の適当な場所に戻される流れ６３６と、それ自体
の圧力を弁６３７を横切って流すことで実質的に減圧さ
せ、流れ６３２の凝縮により流れ６３９に気化する減圧
流れ６３５を形成する流れ６３８とに分割する。流れ６
３９はＬＰ塔に再循環するか、気体窒素生成物として回
収できる。液体凝縮液６４０は２つの部分、すなわち流
れ６４１と６４２に分割できる。流れ６４１を上部トレ
ーの上の脱メタン化塔６１９に液体還流として戻す。流
れ６４２を液体酸素生成物として回収するか、もしくは
プロセス流れをさらなる操作に用いるか、或いはその両
方である。流れ６１０でプロセスに入ったメタンの９０
％以上を流れ６２３と６４２、すなわち気体酸素と液体
酸素生成物流れそれぞれに除去する。図６に述べられた
装置が、脱メタン化塔６１９から、すべて気体酸素（流
れ６２３）又はすべての液体酸素（流れ６４２）、或い
は気体酸素及び液体酸素の組み合わせのいずれかとして
酸素を回収させることが当業者には明白なことである。
【００３７】凝縮器６３４が、脱メタン化塔６１９（図
示の通り）の上部において装置の別個の１部分として
も、或いは別の場所で別の凝縮器たとえばアルゴン塔凝
縮器と一体になっても差支えないことも当業者には明白
である。アルゴン塔凝縮器と一体とした場合、そこで脱
メタン化塔６１９の上部からの蒸気は、前記アルゴン塔
凝縮器からの粗アルゴンにより沸騰させる同一の流体の
沸騰に接して凝縮することになる。典型的例としてこの
流体は高圧塔の下部から粗液体酸素である。このような
方法で、一体となる時は、凝縮器を脱メタン化塔６１９
の上部での使用に関連する費用を実質的に低減すること
になる。
【００３８】表８は、図６に示された方法で実施された
計算機シミュレーションの結果を作表したものである。
【００３９】
【表８】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流れ番号 ６１２ ６１７ ６１８ ６２０ ６２３ ６２４ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 流量：モル／時間 100.0 18.6 90.0 8.75 81.25 0.2 圧力：psia 23.1 22.8 23.3 22.6 21.8 23.4 温度：°Ｆ -289.2 -289.4 -288.9 -289.5 -290.2 -288.6 組成 酸素：容量比 99.93 99.93 99.92 99.79 99.94 98.2 アルゴン：容量比 0.04 0.06 0.034 0.022 0.035 0.014 クリプトン：vppm 27.1 1.9 67.0 687 0.3 13292 キセノン：vppm 2.05 - 0.01 0.1 - 1024 メタン：vppm 238.1 71.5 357.1 1194 267 3946 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― この図６の方法は、流れ５２３におけるクリプトンの損
失に関する図５の方法と比較する時有意の改善を示して
いる。それは、流れ６２３でのクリプトンの濃度がここ
ではわずか０．３ｐｐｍで、流れ５２３での２．０６ｐ
ｐｍと比較できる。濃縮器を使用して図６に示すように
還流を付与すると、脱メタン化塔からのクリプトン損失
を８という率の減少をもたらす。
【００４０】本発明の実施例は、酸素、クリプトン及び
メタンの異なる相対揮発度を利用して進めている。キセ
ノンの沸点は、メタンよりも高いキセノンよりもなお高
い。従って、所定の温度での平衡における蒸気・液体混
合物には（このような混合物は蒸留塔のおのおののトレ
ーに存在する）、前記蒸気と液体両相に、キセノン、ク
リプトン及びメタンの分配があって、この分配は前記相
対揮発度により調整されている。総キセノン量の比較的
大きい割合がクリプトンとメタンに比較して液体相に見
出される一方、総メタン量の比較的大きい割合がクリプ
トンとキセノンに比較して蒸気相に見出される。
【００４１】相対揮発度の差異は、クリプトン・キセノ
ン塔（実施例１乃至３）と、脱メタン化塔（実施例４）
においてメタンからのクリプトン分離に利用される。目
的はメタン及びクリプトンを、塔の上部から抜き取られ
た気体酸素生成物に、供給流れに入ったメタンのほとん
ど全部が含まれるが、クリプトンはまったく含まれない
ように分離することである。この分離は、塔中の液体の
蒸気に対する比（還流比）を、液体還流流量の調節によ
り調節して達成できる。還流比がクリプトンの回収とメ
タンの除去に及ぼす影響を上表２に示す。この場合還流
比を最適の０．１７以上に増加させるとメタンの排出が
実質的に低下する一方、還流比を０．０９以下に減少さ
せるとクリプトンの回収が実質的に低下する。同様の結
果が実施例２（図２）と実施例３（図３及び５）につい
ても得られる。
【００４２】表９は脱メタン化塔で図５に示された方法
で還流比を変化させた影響を示す。
【００４３】
【表９】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― ケース１ ケース２ ケース３ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― 還流比 0.10 0.17 0.067 平衡段 13 13 26 流れ523 流量：モル／時間 90.0 90.0 90.0 流れ523 メタン：モル／時間 0.0238 0.0186 0.0234 流れ523 クリプトン：モル／時間 185×10-6 168×10-6 592×10-6 流れ524 流量：モル／時間 0.20 1.80 0.20 流れ524 クリプトン：vppm 13664 1615 11248 流れ524 キセノン：vppm 1113 131 1081 流れ524 メタン：vppm 3978 3980 3455 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――― この塔の最適還流比は、これも上表６に示されたように
約０．１（ケース１）である。一般に、還流比を増加す
ると、流れ５２３に除去したメタンの量の減少をもたら
し、生成物流れ５２４のメタン含量がそれに伴って増加
する。還流比を減少させると蒸気からのリプトン洗浄に
十分な還流が利用できないので、流れ５２３のクリプト
ンの損失を増加させる結果となる。脱メタン化塔の還流
比を０．１７（ケース２）に増加させると、流れ５２３
で除去されるメタンの減少をもたらす（ケース１との比
較）。生成物流れ５２４の流量は、この流れのメタン含
量を最大許容量以下に保持するため増加させる必要があ
る。表９の実施例では、生成物流れ５２４の流量を、９
という率で増加させ、その後、クリプトンとキセノンの
濃度を約９の率で低下させた。注意すべきことは、クリ
プトンとキセノンの質量の流量はケース１とケース２で
は相対的に変っていないことである。生成物流れ５２４
の流量の増加は、これが下流プロセスでの装置の拡大に
繋がるので好ましくない。脱メタン化塔の還流比を０．
０６７（ケース３）に低下させると流れ５２３中のクリ
プトンの損失の増加をもたらすことになる。原則とし
て、この損失を脱メタン化塔の平衡段の数を増加させる
ことで減少させることができる。平衡段の数を表９に示
すように１３から２６に増加した。ケース３の平衡段数
の増加にかかわらず、流れ５２３で損失したクリプトン
量は、３．２の率で増加し生成物流れ５２４で回収され
たクリプトンの量は１８％だけ減少した。
【００４４】
【発明の効果】本発明は、クリプトン・キセノン塔から
の流れ中のクリプトン及びキセノンの濃度が比較的高い
ため、この流れの流量は比較的に小さく、クリプトン及
びキセノンのさらなる利用のための下流での装置規模を
縮小できるので価値がある。
【００４５】クリプトン及びキセノンを含む液体供給材
料が、図１乃至図６で、空気蒸留装置の低圧塔の溜めか
ら流入するものと示されたが、このような供給材料を空
気分離装置の適当な場所から抜き取ることができるもの
と理解した方がよい。たとえば、主として窒素の生産用
に設計された空気分離プラントで、その溜めでクリプト
ンとキセノンが濃縮され、又そこで極めて濃度の高い液
体酸素を煮沸して高酸素廃液流れをつくる空気分離プラ
ントでは、クリプトン・キセノン塔への液体供給材料は
このような溜めから抜き取った液体になると考えられ
る。必要な場合、数枚のトレーをこの溜めの上に増設し
て、クリプトンとキセノンが前記高酸素廃液流れと共存
しないようにさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係わる方法の略図であ
る。
【図２】第２実施例に係わる方法の略図である。
【図３】第３実施例に係わる方法の略図である。
【図４】第４実施例に係わる方法の略図である。
【図５】第５実施例に係わる方法の略図である。
【図６】第６実施例に係わる方法の略図である。
【図７】背景技術で教示された方法の略図である。
【符号の説明】
１１０ 液体酸素流れ １１１ 炭化水素吸着装置 １１２ 液体酸素流れ １１３ 供給材料流れ １１４ 液体還流流れ １１５ クリプトン・キセノン塔 １１６ プロセス流れ １１７ リボイラー １１８ 流れ（冷却プロセス流れ） １１９ 廃流（蒸気流れ） １２０ 液体生成物流れ ２２５ 液体酸素流れ ２２６ 炭化水素吸着装置 ２２７ 液体酸素流れ ２２８ クリプトン・キセノン塔 ２２９ プロセス流れ ２３０ リボイラー ２３１ 図面にあるも明細書説明なし ２３２ 上昇蒸気 ２３３ 流れ（気体酸素生成物） ２３４ 流れ（上昇気流） ２３５ プロセス流れ ２３６ 濃縮器 ２３７ 気化プロセス流れ ２３８ 液体凝縮物 ２３９ 流れ（液体凝縮物） ２４０ 流れ（液体凝縮物） ２４１ 生成物流れ ３５０ 液体酸素流れ ３５１ 液体戻り流れ ３５２ 炭化水素吸着装置供給材料流れ ３５３ 炭化水素吸着装置 ３５４ 炭化水素吸着装置生成物流れ ３５５ 下部供給材料 ３５６ 中間供給材料 ３５７ クリプトン・キセノン塔 ３５８ プロセス流れ ３５９ リボイラー ３６０ 液体還流流れ ３６１ 気体酸素流れ ３６２ 液体生成物流れ ４５１ 戻り液体 ４５２ 図面にあるも明細書に説明なし ４５３ 図面にあるも明細書に説明なし ４５４ 炭化水素吸着装置生成物流れ ４５７ クリプトン・キセノン塔 ５１０ 流れ ５１１ 炭化水素吸着装置 ５１２ 液体酸素流れ ５１３ クリプトン・キセノン塔 ５１４ プロセス流れ ５１５ リボイラー ５１６ プロセス流れ ５１７ 蒸気流れ ５１８ 蒸気流れ ５１９ 脱メタン化塔 ５２０ 液体流れ ５２１ 液体酸素流れ ５２２ 供給材料流れ ５２３ 蒸気流れ ５２４ 液体生成物流れ ６１５ リボイラー ６１６ 凝縮物流れ ６１９ 脱メタン化塔 ６２０ 図面にあるも明細書説明なし ６２３ 流れ（上昇蒸気） ６３０ 上昇蒸気 ６３２ 流れ（上昇蒸気） ６３４ 凝縮器 ６３５ プロセス流れ（減圧流れ） ６３６ 流れ（凝縮物流れ） ６３７ 弁 ６３８ 流れ ６３９ 流れ（減圧流れ） ６４０ 液体凝縮物 ６４１ 流れ（液体凝縮物） ６４２ 流れ（液体凝縮物）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラケシユ．アグラヴアル アメリカ合衆国．18103．ペンシルバニア 州．アレンタウン．エス．ダヴリユ．エ ス．アーチ．ストリート．2636 (72)発明者 ブライアン．ユーゲン．フアーレル アメリカ合衆国．18051．ペンシルバニア 州．フオーゲルスヴイレ．ヴアリイ．ビユ ー．コート．６

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少くとも１基の蒸留塔が備わるクリプト
    ン・キセノン極低温蒸留塔装置で、酸素、メタン、クリ
    プトン及びキセノンからなる液体供給材料流れを、前記
    クリプトン・キセノン極低温蒸留塔装置に導入してクリ
    プトンとキセノンが多量に含まれる残液と、クリプトン
    とキセノンの含量が少いオーバーヘッドとに分別し、又
    前記クリプトン・キセノン極低温蒸留装置に酸素が多量
    に含まれる領域を設けた前記液体供給材料流れからクリ
    プトンとキセノンを生産する方法において、酸素が多量
    に含まれる前記領域を液体の蒸気流量に対する比が０．
    ０５乃至０．２の範囲内になるように操作することから
    なるクリプトンとキセノンの濃縮とメタン排除とを同時
    に最大化するクリプトンとキセノンの生産方法。
  2. 【請求項２】 前記液体の蒸気流量に対する比が０．１
    であることを特徴とする請求項１の生産方法。
  3. 【請求項３】 前記方法が、吸着装置の前記液体供給材
    料流れからＣ２ ＋炭化水素と亜酸化窒素のわずかな量で
    も除去してから前記供給材料流れを前記クリプトン・キ
    セノン蒸留塔装置に導入する工程からさらになることを
    特徴とする請求項１の生産方法。
  4. 【請求項４】 単一クリプトン・キセノン極低温蒸留塔
    装置で、酸素、メタン、クリプトン及びキセノンからな
    る液体供給材料流れを、前記単一蒸留塔の下部に導入し
    て、クリプトンとキセノンが多量に含まれる残液と、ク
    リプトンとキセノンの含量が少いオーバーヘッドとに分
    別し、又前記単一蒸留塔には酸素が多量に含まれる領域
    を設けた前記液体供給材料からクリプトンとキセノンを
    生産する方法において、酸素が多量に含まれる前記領域
    の、液体の蒸気流量に対する比が０．０５乃至０．２の
    範囲内になるように操作する工程からなるクリプトンと
    キセノンの濃縮と、メタンの排除とを同時に最大化する
    クリプトンとキセノン生産の方法。
  5. 【請求項５】 有効量の還流を前記クリプトン・キセノ
    ン蒸留塔装置の高酸素領域に、少くとも前記液体供給材
    料流れの少くとも１部を前記領域の上部に導入すること
    で、前記領域を前記液体の蒸気流れに対する比率内で操
    作できるように付与することを特徴とする請求項４の生
    産方法。
  6. 【請求項６】 有効量の還流を前記クリプトン・キセノ
    ンを蒸留塔装置の前記高酸素領域に、前記オーバーヘッ
    ドの少くとも１部を凝縮することと、前記凝縮部分を前
    記領域の上部に戻すことによって、前記領域を、前記液
    体の蒸気流量に対する比率内で操作できるように付与す
    ることを特徴とする請求項４の生産方法。
  7. 【請求項７】 有効量の還流を前記クリプトン・キセノ
    ン蒸留塔装置の前記高酸素領域に、空気分離装置の低圧
    塔の適当な場所から除去した液体流れを含む酸素を前記
    領域の上部に導入することで、前記領域を前記液体の蒸
    気に対する比率で操作できるように付与すると共に、前
    記単一蒸留塔を下降する液体を、下部液体供給材料の上
    の場所で液体供給材料流れに除去することと、その後、
    Ｃ２ ＋炭化水素と亜酸化窒素の僅かな量も吸着装置の液
    体供給材料流れから除去してから、前記供給材料流れを
    前記単一蒸留塔に導入する工程からさらになることを特
    徴とする請求項４の生産方法。
  8. 【請求項８】 有効量の還流を前記クリプトン・キセノ
    ン蒸留塔装置の前記高酸素領域に空気分離装置の低圧塔
    の適当な場所から除去された液体流れを含む酸素を前記
    領域の上部に導入することと、それとの組み合わせで有
    効量の補助還流を、前記液体供給材料流れの少くとも１
    部分を前記領域の中間場所に導入することで前記領域
    を、液体の蒸気流量に対する比率内で操作できるように
    付与すると共に、前記単一蒸留装置を下降する液体を前
    記補助還流の導入装置の上の場所で除去することと、前
    記除去液体を前記液体供給材料流れに結合させること
    と、その後、Ｃ２ ＋炭化水素と亜酸化窒素の僅かな量も
    吸着装置の液体供給材料流れから除去してから前記補助
    還流の液体供給材料の１部を除去すること、及び残留部
    分を前記単一蒸留塔に導入する工程とからさらになるこ
    とを特徴とする請求項４の生産方法。
  9. 【請求項９】 第１及び第２蒸留塔からなるクリプトン
    ・キセノン極低温蒸留装置で、酸素、メタン、クリプト
    ン及びキセノンからなる液体供給材料の第１部分を第１
    蒸留塔の上部に導入して第１残液と第１オーバーヘッド
    に分別し、又前記液体供給材料流れの第２部分を第２蒸
    留塔の上部に導入して第２残液と第２オーバーヘッドと
    に分別し、そして蒸気流れを前記第１蒸留塔の中間場所
    から抜き取って第２蒸留塔の下部に供給し、さらに第２
    残液を抜き取って、第１蒸留塔の中間場所に供給する液
    体供給材料からクリプトン及びキセノンを生産する方法
    において、前記第２蒸留塔を、液体の蒸気流に対する比
    率が０．０５乃至０．２の範囲になるよう操作すること
    からなるクリプトンとキセノンの濃度とメタンの排除と
    を同時に最大化するクリプトンとキセノンの生産方法。
  10. 【請求項１０】 第１及び第２蒸留塔からなるクリプト
    ン・キセノン極低温蒸留装置で、酸素、メタン、クリプ
    トン及びキセノンからなる液体供給材料を、前記第１蒸
    留塔の上部に導入して第１残液と第１オーバーヘッドに
    分別し、又蒸気流を前記第１蒸留塔の中間場所から抜き
    取って前記第２蒸留塔の下部に供給して精留し、又、前
    記第２残液を抜き取って第１蒸留塔の中間場所に供給
    し、さらに還流を前記第２蒸留塔に、第２塔オーバーヘ
    ッドの少くとも１部を凝縮することと、前記凝縮オーバ
    ーヘッド部分を第２蒸留塔の上部に戻すことで付与する
    液体供給材料からクリプトンとキセノンを生産する方法
    において、前記第２蒸留塔を、液体の蒸気流量に対する
    比率を０．０５乃至０．２の範囲内になるよう操作する
    ことからなるクリプトンとキセノンの濃縮とメタンの排
    除とを同時に最大化するクリプトンとキセノンの生産方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記生産方法が、Ｃ２ ＋炭化水素と亜
    酸化窒素の僅かな量も吸着装置の液体供給材料流れの第
    １及び第２部分から除去してから前記供給材料流れを前
    記クリプトン・キセノン蒸留塔装置に導入する工程から
    さらになることを特徴とする請求項９の生産方法。
  12. 【請求項１２】 前記生産方法が、Ｃ２ ＋炭化水素と亜
    酸化窒素の僅かな量も、吸着装置の液体供給材料流れか
    ら除去してから、前記供給材料流れを前記クリプトン・
    キセノン蒸留塔装置に導入する工程からさらになること
    を特徴とする請求項１０の生産方法。
JP4040364A 1991-02-05 1992-01-30 液体供給材料流れからのクリプトンとキセノンの生産法 Pending JPH0566085A (ja)

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