JPS60260411A - Method and device for separating krypton from krypton/nitrogen-gas mixture through adsorption - Google Patents

Method and device for separating krypton from krypton/nitrogen-gas mixture through adsorption

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JPS60260411A
JPS60260411A JP60108468A JP10846885A JPS60260411A JP S60260411 A JPS60260411 A JP S60260411A JP 60108468 A JP60108468 A JP 60108468A JP 10846885 A JP10846885 A JP 10846885A JP S60260411 A JPS60260411 A JP S60260411A
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Japan
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adsorption
krypton
gas
adsorption column
gas mixture
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JP60108468A
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ヘルムート・リンゲル
ウオルフガング・フロムメルト
クルト・ハイン
マルテイン・メスレル
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Original Assignee
Kernforschungsanlage Juelich GmbH
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Publication date
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    • G21F9/02Treating gases
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 ・ 本発明は、吸着コラム内においてクリプトン以外に特に
窒素を含んでいるガス協合物からり゛リプトンを吸着に
より分離するための方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application - The present invention relates to a method for the separation of krypton by adsorption from gaseous combinations containing, in addition to krypton, in particular nitrogen, in an adsorption column.

従来の技術 吸着コラムは、流入するガス混合物の方向で延びている
長さLにわたってクリプトンと窒素を吸着する吸着剤で
充たされている。吸着コラム内でガス成分が吸着された
後、吸着剤は次の方法段においてガス状の洗浄剤により
脱着される。この洗浄剤は吸着コラムを、第一の方法段
においてガス混合物が吸着コラム内に導入されたと同じ
方向で流過する。
Prior art adsorption columns are filled with an adsorbent that adsorbs krypton and nitrogen over a length L extending in the direction of the incoming gas mixture. After the gaseous components have been adsorbed in the adsorption column, the adsorbent is desorbed in the next process step by means of a gaseous cleaning agent. This cleaning agent flows through the adsorption column in the same direction in which the gas mixture was introduced into the adsorption column in the first process stage.

ガス混合物からのクリプトンの分離は、核燃料を再生処
理する際に発生するクリプトン同位元素Kr−85が放
射能を持っていることから、燃焼塔の核燃料の再処理プ
ラントからの発生する廃ガスから行う必要がある。クリ
プトン同位元素Kr−85は10.7年の半減期を有す
るβ−線源であり、かつ7容量%の割合tVするクリプ
トン同位元素混合物中に含まれている。希ガスとしての
クリプト/にとっては物理的な分離プロセスのみが適用
され、これらの分離プロセスのうち活性炭或いは分子篩
のような吸着剤でのクリプトンの吸着はその作業様式が
確実でかつ信頼性があることから核燃料の再処理に特に
適している。核燃料の再処理はホットケープ−技術によ
る作業、即ち放射性の線源の発生に対して遮蔽されてお
り、かつ作業工程が遠隔操作により行われるか或いはマ
ニュプレータを介して行われる空間内での作業が必要で
ある。従って吸着プラントの操作が簡単であるように努
力がなされてきた。
Krypton is separated from the gas mixture from the waste gas generated from the nuclear fuel reprocessing plant in the combustion tower, since the krypton isotope Kr-85, which is generated during the reprocessing of nuclear fuel, is radioactive. There is a need. The krypton isotope Kr-85 is a β-radiation source with a half-life of 10.7 years and is contained in the krypton isotope mixture with a proportion tV of 7% by volume. For krypton as a noble gas, only physical separation processes are applicable, and among these separation processes, the adsorption of krypton with adsorbents such as activated carbon or molecular sieves is reliable and reliable in its working mode. It is particularly suitable for the reprocessing of nuclear fuel. Nuclear fuel reprocessing involves hot-cape technology, i.e., work in a space that is shielded from the generation of radioactive sources and where the work steps are carried out remotely or via manipulators. is necessary. Efforts have therefore been made to simplify the operation of adsorption plants.

再処理プラントから発生する廃ガス中には。in waste gases generated from reprocessing plants.

クリプトンおよび窒素以外に、再生処理プラント内に導
入された空気の成分として更にNO! 。
In addition to krypton and nitrogen, there is also NO! as a component of the air introduced into the regeneration treatment plant! .

アエロゾル、ヨード、水蒸気および酸素のようなガス成
分が含まれている。従ってクリプトンを分離する以前に
廃ガスは予備浄化され、この場合先ずNOx−成分、ア
エロゾルおよびヨードが、後に残余NOx 、水蒸気並
びに最後Kg?セノンが分離さ訃る。残余廃ガスは約0
.1容量%の割合のクリプトンと本質的に80容量%の
窒素とを含んでいる。貯蔵すべき残余容量を可能な限り
低減するため、この廃ガス混合物からクリプトンが充分
に単離されなければならない。貯蔵すべきクリプトンの
−例えば窒素、酸素、キ七ノンによる一不純物割合は総
体して10容量%以下でなければならない。 □ クリプトンの吸着による分離に関してドイツ連邦共和国
特許公報第2,210,264号から、 ′ 、、活性
炭で充たされないで、かつクリプトンが破壊されるまで
クリプトンで負荷されている吸着 ゛コラムを使用する
ことが知られている。吸着されたクリプトンは低圧脱着
と洗浄ガス脱着との組み合わせによシ吸着コラムから回
収される。
Aerosol contains gaseous components such as iodine, water vapor and oxygen. Therefore, before separating the krypton, the waste gas is pre-purified, first of all the NOx components, aerosol and iodine, then of the residual NOx, water vapor and finally of the Kg? Senon was separated and died. Residual waste gas is approximately 0
.. It contains a proportion of 1% by volume of krypton and essentially 80% by volume of nitrogen. In order to reduce the residual volume to be stored as much as possible, the krypton must be sufficiently isolated from this waste gas mixture. The total impurity proportion of the krypton to be stored - for example due to nitrogen, oxygen, quinanone - must be less than 10% by volume. □ From German Patent Publication No. 2,210,264 on the separation of krypton by adsorption, using an adsorption column which is not filled with activated carbon and which is loaded with krypton until the krypton is destroyed. It is known. The adsorbed krypton is recovered from the adsorption column by a combination of low pressure desorption and cleaning gas desorption.

この方法にあって不利なことは一方にあって脱着のため
に長時間のポンプによる作業相を必要とすることであル
、他方では洗浄ガス中でのクリプトンのためのコラムの
脱着の際に達せられる富化ファクタが比較的僅かである
ことである。
The disadvantages of this method are, on the one hand, that it requires a long pumping phase for desorption and, on the other hand, during the desorption of the column for krypton in the cleaning gas. The enrichment factor achieved is relatively small.

温度および圧力交番の際の吸着および脱着を適用する類
似の分離方法がドイツ連邦共和国公開公報第2,655
.? 56号から知られている。この方法にあっては勿
論希ガスは吸着コラム内でクリプトンおよびキセノンと
一緒に析出される。
A similar separation method applying adsorption and desorption during temperature and pressure alternations is described in German Offical Application No. 2,655.
.. ? Known from No. 56. In this process, of course, the noble gas is precipitated together with krypton and xenon in the adsorption column.

ドイツ連邦共和国公開特許公報第2,526,060号
から、吸着剤全廃ガスが流過しかつ冷却されている吸着
室全移動させ、引き続き加熱されていてかつ吸着された
ガス成分會放“出する脱着室を移動させて行う、クリプ
トンを連続して分離するための方法が公知である。吸着
された希ガスであるクリプトンおよび中セノンは精製吸
着によシ分離される。この方法の場合、1Mシ得る分m
率は吸着剤の吸着性に極噴て著しく依存している。
From German Published Patent Application No. 2,526,060, the entire adsorption chamber through which the adsorbent waste gas flows and is cooled is moved, and subsequently the heated and adsorbed gas components are released. A method for continuously separating krypton by moving the desorption chamber is known.The adsorbed rare gases krypton and medium senone are separated by purification adsorption.In this method, 1M What you get m
The rate is highly dependent on the adsorption properties of the adsorbent.

国際特許出願され、l DE 30 49 761 A
1号としてドイツ連邦共和国特許庁にょシ公開され九特
許願に記載されている他の吸着方法も費用を要する。こ
の方法にあっては、少なくともそれぞれ二つの吸着コラ
ムを備えた相前後しているプロセス役向で順次先ず中セ
ノンが、次いで酸素が、そして引き続きクリプトンが廃
ガスから分離され、従って吸着作業段の終期には純粋の
窒素が残留する。この方法會夾施するKは専ら1部分的
に特別gi製され九分子篩が使用される。
International patent application filed, l DE 30 49 761 A
Other adsorption methods, such as those described in the patent application No. 1 and published by the German Patent Office of the Federal Republic of Germany, are also costly. In this process, first the mesocenone, then the oxygen and subsequently the krypton are separated from the waste gas in successive process stages, each with at least two adsorption columns, so that the adsorption stage is separated from the waste gas. At the end, pure nitrogen remains. In this method, the K to be applied is exclusively partially made using a special gi nine-molecular sieve.

クリプトンの浄化すべきガス混合物内での高い富化とガ
スクロマトグラフ全使用した分離はドイツ連邦共和−公
開特許公報第32 14825号から公知である。この
場合廃ガスがらのクリプトンの分*t−よp容品にする
よう努力がなされている。
A high enrichment of krypton in the gas mixture to be purified and its separation using a gas chromatograph is known from DE 32 14 825 A1. In this case, efforts are being made to contain the amount of krypton contained in the waste gas.

本発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、簡単な方法態様で高い分離効率が達せ
られ、かつ全ガス分離工程の大部分をホットクープ外で
も行うことが可能な、クリプトン以外に主としてi!累
を含んでいるガス混合物からクリプトンを分離する丸め
の方法金遣ることである。
Problems to be Solved by the Invention The problem to be solved by the present invention is to provide gases other than krypton, which can achieve high separation efficiency in a simple process and also allow most of the entire gas separation process to be carried out outside the hot cup. i! There is a rounded method of separating krypton from a gas mixture containing it.

問題点tX決するための手段 この課題は1本発明により、冒頭に記載した様式の方法
にあって特許請求の範囲第1項に記載した構成によって
解決される。
Means for solving the problem tX This problem is solved according to the invention in a manner in the manner described at the outset and by the features described in claim 1.

作用 吸着コラムへのガス混合物の装填は以下のようにして行
われる。即ち、吸着剤へ部分的にのみクリプトンで負荷
され、洗浄ガスでの吸着コラムの脱着の際吸着されたク
リプトンおよび窒素の移動速度を考裏して先ず窒素のみ
が、遅れてクリプトンが吸着コラムのガス出口から取シ
出すことが可能であるように上記の装填が行われる。吸
着された物貰の移動速度は本質的に吸着剤の温度、その
種類および洗浄ガスの速度に依存している。吸着剤内の
クリプトンvKrおよび窒素VN の移動速度に関して
値vKr<vNが得られる。即ち、脱着の際窒素はクリ
プトンよシも早い速度で吸着コラムを流過する。移動速
度のこの相違を前提として、冒頭に記載したようにガス
混合物或いは洗浄ガスの流動方向に見て長さLにわたっ
て吸着剤によって充たされている吸着コラムに関して、
クリプトンが出口に現出する以前に窒素が吸着コラム金
既に去ってしまっているような寸法に設定された部分長
さLoわたってクリプトンによる最大の負荷能が可能と
なる。この部分長さLo は経験によって決定される。
The loading of the gas mixture into the working adsorption column takes place as follows. That is, the adsorbent is only partially loaded with krypton, and taking into account the transfer rate of the adsorbed krypton and nitrogen during desorption of the adsorption column with cleaning gas, first only the nitrogen is loaded, and later the krypton is loaded onto the adsorption column. The above-mentioned loading is carried out in such a way that it can be removed from the gas outlet. The rate of movement of the adsorbed material depends essentially on the temperature of the adsorbent, its type and the velocity of the cleaning gas. The value vKr<vN is obtained for the migration rate of krypton vKr and nitrogen VN in the adsorbent. That is, during desorption, nitrogen flows through the adsorption column at a faster rate than krypton. Given this difference in travel speeds, for an adsorption column filled with adsorbent over a length L seen in the direction of flow of the gas mixture or cleaning gas as described at the outset:
Maximum loading capacity with krypton is possible over a partial length Lo dimensioned such that nitrogen has already left the adsorption column before krypton appears at the outlet. This partial length Lo is determined empirically.

その際吸着コラム内の吸着剤が部分長さり。At that time, the adsorbent in the adsorption column becomes partially lengthened.

までクリプトンによシ負荷され、引1!続き洗浄ガスに
よυ脱着され九場合、吸着コラムの端部において洗浄ガ
スと共に先ず吸着された全部の窒素が、これに引き続い
て洗浄ガスと共にクリプトンが流出する。
It was loaded with Krypton and pulled 1! If subsequently desorbed by the cleaning gas, all the nitrogen that was first adsorbed together with the cleaning gas at the end of the adsorption column, followed by the krypton with the cleaning gas, flows out.

クリプトンによる許容部分長さし。までの吸着コラムの
負荷は有利に、ガス出口を閉じ良状態で吸着コラムにガ
ス混合物を装填し、圧力を所定のガス圧まで上昇させる
ことにより行われる。所定のガス圧が達せられた後、ガ
ス混合物の供給を停止し、引き続き吸着されたガス成分
を脱着する九めガス出口を開いて洗浄を行う。
Allowable partial length by krypton. Loading of the adsorption column up to this point is advantageously carried out by filling the adsorption column with the gas mixture with the gas outlet closed and increasing the pressure to a predetermined gas pressure. After a predetermined gas pressure is reached, the supply of the gas mixture is stopped, and cleaning is then performed by opening the ninth gas outlet for desorbing the adsorbed gas components.

この場合ガス出口から先ず洗浄ガスを窒素と共に窒素導
管内に、引き続き洗浄ガスクリプトンと共にクリプトン
導管内に供給する(特許請求の範囲第2項参照)。吸着
コラムを負荷する際のガス混合物の最大に調節可能なガ
ス圧力は部分長さLo ま゛でのクリプトンによる吸着
コラムの最大負荷能によって経験によシ決定可能である
。工業的実施の際考慮される限界条件によシ吸着コラム
を充填するために必要な最大ガス圧・力の発生が不可能
な場合、ガス出口を部分的に開くことによシ、吸着−が
クリプトンにより吸着コラムの所定の部分長さり。まで
負荷される程度の量でガス混合物が吸着コラム内に導入
される。所定のガス圧力の調節による上記方法での吸着
コラムの負荷は室温で有利に実施可能である<tri許
請求の範囲第5項参照)。廃ガスの流過量を増大させ、
かつヘリウムの流過量を低減する際、これは負荷工程の
間吸着コラムを冷却することによ°つて達せられる(特
許請求の範囲第4項参照)。吸着コラムは負荷の際のガ
ス圧力よシも低いガス圧力で脱着される。吸着コラムを
大気圧で除荷するのが有利である(特許請求の範囲第5
項参照)。この場合作業を室温で行うことが可能である
。迅速な脱着は吸着剤を加熱することによって達せられ
る。
In this case, from the gas outlet first the cleaning gas is fed together with nitrogen into the nitrogen line and then with the cleaning gas scriptone into the krypton line (see claim 2). The maximum adjustable gas pressure of the gas mixture when loading the adsorption column can be determined empirically by the maximum loading capacity of the adsorption column with krypton at partial length Lo. If it is not possible to generate the maximum gas pressure/force required to fill the adsorption column due to the limit conditions considered in industrial practice, the adsorption can be increased by partially opening the gas outlet. A predetermined length of the adsorption column by krypton. A gas mixture is introduced into the adsorption column in such an amount that it is loaded up to 100%. The loading of the adsorption column in the above method by adjusting the predetermined gas pressure can advantageously be carried out at room temperature (see claim 5). Increase the flow rate of waste gas,
and in reducing the helium flow through, this is achieved by cooling the adsorption column during the loading phase (see claim 4). The adsorption column is desorbed at a lower gas pressure than the gas pressure under load. It is advantageous to unload the suction column at atmospheric pressure (see claim 5).
(see section). In this case it is possible to carry out the work at room temperature. Rapid desorption is achieved by heating the adsorbent.

洗浄ガスとしては、不活性ガス或いはガス混合物の成分
と化学的に反応しない適当なガスが該当する。吸着コラ
ムをヘリウムで脱着するのが有利である(fF許錆求の
範囲第6項参照)。
Suitable cleaning gases are inert gases or other suitable gases which do not chemically react with the components of the gas mixture. It is advantageous to desorb the adsorption column with helium (see item 6 of the fF tolerance requirements).

なぜならヘリウムとクリプトンとは例えばクリプトンを
凍結させることによシ簡単に互いに分離することが可能
であるからである。
This is because helium and krypton can be easily separated from each other by, for example, freezing krypton.

吸着コラムを分離すべきガス混合物で新たに装填するに
先立って吸着されたクリプトンを完全に洗浄して除去す
る手間を省くため、特許請求の範囲第7項の構成により
、新たに吸着゛、コラムを負荷する際この吸着コラムの
ガス人巳とガス出口とを互いに逆にして、これによりそ
の都度新たに供給されるガス混合物が、この装−に先立
って吸着された洗浄ガス/クリプトン−混合物が取り出
される場所にお0て、吸着コラム内−流入される。この
ようにして、吸着コラムのこの場所に脱着後もなお存在
しているクリプトンが次の分離工程の際−緒に導出され
る。
In order to save the effort of completely cleaning and removing the adsorbed krypton before recharging the adsorption column with the gas mixture to be separated, the arrangement of claim 7 provides a method for newly loading the adsorption column with the gas mixture to be separated. When loading the adsorption column, the gas head and the gas outlet are reversed with respect to each other, so that the newly supplied gas mixture in each case is replaced by the previously adsorbed cleaning gas/krypton mixture. At the point where it is taken out, it flows into the adsorption column. In this way, the krypton that is still present after desorption in this location of the adsorption column is removed at the beginning of the next separation step.

本発明による方法を実施するには以下に述べる特徴を備
えた吸着コ2千が適している。
A suction cup 2,000 with the following characteristics is suitable for carrying out the method according to the invention.

公知の値 vKx=洗浄ガスによる脱着の際のクリプトンの移動荒
皮、 vN=洗浄ガスによる脱着の際の窒素の移動速度。
Known values: vKx = migration roughness of krypton during desorption with cleaning gas, vN = migration rate of nitrogen during desorption with cleaning gas.

L、=吸着コラムのガス出口を閉じてクリプトンによシ
負荷される吸着コラムの部分長さり、はガス圧力、吸着
剤の種類と温度に依存している、 を前提として、吸着剤によって光たされた吸着コラムの
長さLに関して以下の計算値が得られる: O L ≧ □ ”IN 吸着剤の吸着能を増大するため、および吸着段の容量を
減少させる丸め、および洗浄流を低減するため、および
キセノンとクリプトンとを分離するために使用されるホ
ットケープ空間を総体的に小さくする丸め特許請求の範
囲第8項により、吸着剤の吸着能は低温で利用される。
L, = length of the part of the adsorption column that is loaded with krypton with the gas outlet of the adsorption column closed, depends on the gas pressure, type of adsorbent, and temperature. The following calculations are obtained for the length L of the adsorption column: OL ≧ □ ”IN to increase the adsorption capacity of the adsorbent and to reduce the capacity of the adsorption stage, and to reduce the wash flow. , and rounding to reduce the overall hot cape space used to separate xenon and krypton. According to claim 8, the adsorption capacity of the adsorbent is exploited at low temperatures.

キセノンを保留する丸めの第一の吸着段は一150℃の
温度に冷却され、第二のクリプトンの吸着の丸めの吸着
段−150℃から一180℃の温度範囲の温度に調節さ
れる。第一の吸着段の丸めの一130℃の温度はキセノ
ンの吸着にとっては最も”低い温度である。なぜなら、
上記の温度以下では第一段の吸着段におけるクリプトン
の同時の吸着(供吸着)が、所望のキセノン−クリプト
ン−分離が悪化される程著しくなるからである。なぜな
ら、吸着段の加熱後吸着されたキセノンがクリプトンに
よシ著しく不純にされるからである。第二の吸着コラム
におけるクリプトン導管内の丸めの調節可能な低温は混
合物中の酸素の割合に依存している。同時に吸着する酸
素はクリプトンのための吸着能を弱める。
The rounded first adsorption stage retaining xenon is cooled to a temperature of -150°C and the second rounded adsorption stage retaining krypton is adjusted to a temperature in the temperature range of -150°C to -180°C. The first adsorption stage temperature of 130°C is the lowest temperature for xenon adsorption.
This is because, below the above-mentioned temperature, the simultaneous adsorption (co-adsorption) of krypton in the first adsorption stage becomes so significant that the desired xenon-krypton separation is deteriorated. This is because, after heating the adsorption stage, the adsorbed xenon is significantly contaminated by krypton. The adjustable low temperature of the rounding in the krypton conduit in the second adsorption column depends on the proportion of oxygen in the mixture. At the same time, the adsorbed oxygen weakens the adsorption capacity for krypton.

混合物中の酸素の含有量が少なければ少ない程。The lower the content of oxygen in the mixture.

温度tl−ますます低く選択でき、吸着剤がその吸着能
の増大のもとに利用きれる。第一の吸着段は部分的にの
みキセノンで負荷され、第二の吸着段は部分的にクリプ
トンで負荷され、これによシ脱着の際空気成分、クリプ
トンおよびキセノン間の分離が達せられる。脱着のため
本発明によp両吸着コラムは洗浄剤供給の下で段階的に
加熱される。この場合、第一の加熱部にとって1会なこ
とは、脱着温度を、!2!気成分、クリプトンおよびキ
セノンの異なる移動温度を、先ず第二の吸着段のガス出
口において脱着された空気成分を、引き続き高富化され
たクリプトンを取シ出し得るような吸着剤中の相互割合
K114節することである。クリプトンがガス出口に現
出したら、両吸着段は更に加温され、この場合クリプト
ンが第二の吸着段からクリプトンが取シ出された後最後
にキセノンが流出する。キセノンを脱着するには80℃
以上の温度全適用するのが有利である。
The temperature tl can be selected lower and lower, and the adsorbent can be utilized with increasing adsorption capacity. The first adsorption stage is only partially loaded with xenon and the second adsorption stage is partially loaded with krypton, so that a separation between the air component, krypton and xenon is achieved during desorption. For desorption, according to the invention both adsorption columns are heated in stages with a detergent supply. In this case, one important thing for the first heating section is the desorption temperature! 2! The different transfer temperatures of the gas components, krypton and xenon, are determined in mutual proportions in the adsorbent such that first the air component desorbed at the gas outlet of the second adsorption stage and subsequently the highly enriched krypton can be extracted. It is to be. Once the krypton appears at the gas outlet, both adsorption stages are heated further, with xenon finally leaving the second adsorption stage after the krypton has been removed. 80℃ to desorb xenon
It is advantageous to apply all of the above temperatures.

ガス混合物からクリプトンを分離する際の最適な方法構
成は脱着にあって、クリプトンが破壊するまで第一の吸
着コラム内の温度金−20℃よシも高くない温度に、第
二の吸着コラム内の温度を一50℃よシも高くない温度
に調節し九場合達せられる(%許請求の範囲第9項参照
)。
The optimal process configuration for separating krypton from gas mixtures consists in desorption, in which the temperature in the first adsorption column is lowered to no higher than -20°C until the krypton is destroyed, and in the second adsorption column. This can be achieved in 9 cases by adjusting the temperature of 150°C to no higher than 150°C (see claim 9).

この温度水準にあって、窒素と酸素とが完全に脱着され
九後第二の吸着コラムのガス出口から極めて僅かに不純
化されているに過ぎないクリプトンを取り出すことが可
能である。
At this temperature level, it is possible to remove only very slightly contaminated krypton from the gas outlet of the second adsorption column after nitrogen and oxygen have been completely desorbed.

特許請求の範囲第10項に記載の構成によシ。According to the structure set forth in claim 10.

クリプトンが破壊するまでの第二の吸着段のガス出口に
おける加熱速度を、吸着剤内に不正温度プロフィルが発
現するように調節した場合、純粋な最終生成物の回収を
可能にする吸着質の極めて一様な脱着が行われる。
If the heating rate at the gas outlet of the second adsorption stage until the krypton is destroyed is adjusted such that a malformed temperature profile develops in the adsorbent, the extremely Uniform attachment and detachment takes place.

経済的な方法態様は、吸着相において第二の吸着段のガ
ス出口から流出する純化されたガス混合物を第一の吸着
段の丸めの冷却剤として使用することによって達せられ
る(特許請求の範囲第11項参照)。その際、第二の吸
着段のみが液体窒素のような冷却剤で吸着温度に冷却さ
れる。
An economical process embodiment is achieved by using in the adsorption phase the purified gas mixture exiting from the gas outlet of the second adsorption stage as cooling agent for the rounding of the first adsorption stage (see claim 1). (See item 11). Only the second adsorption stage is then cooled to the adsorption temperature with a coolant such as liquid nitrogen.

実施例 以下に添付した図面に図示した実施例につき本発明を詳
説する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention will now be explained in detail with reference to embodiments illustrated in the accompanying drawings.

第1図には、キセノン−分離部2が前方に接続されてい
る、クリプトン分離のための吸着コラム1のための必要
な作業回路が示されている。
FIG. 1 shows the necessary operating circuit for an adsorption column 1 for krypton separation, to which a xenon separation section 2 is connected upstream.

この実施例にあってはキセノン分離も吸着によ)行われ
る。吸着剤としては活性炭が使用される。キセノン分離
部内の吸着剤は吸着相において冷却部3により室温以下
の温度に冷却可能である。脱着を加速するには、吸着剤
を加熱するための加熱部4を接続することが可能である
In this example, the xenon separation is also carried out (by adsorption). Activated carbon is used as an adsorbent. The adsorbent in the xenon separation section can be cooled to a temperature below room temperature in the adsorption phase by the cooling section 3. To accelerate the desorption, it is possible to connect a heating section 4 for heating the adsorbent.

千七ノン分離部に大体キセノン成分とクリプトン成分割
合が僅かな窒素を含んでいる浄化されるべきガス混合物
が膜ポンプ5によシ供給される。膜ポンプ5.キセノン
分離部2および吸着コラム1はガス混合物のための供給
部6を介してガス混合物の流動方向で相前後して接続さ
れている。供給部6内において、膜ポンプ5とキセノン
分離部2との間に切シ換え可能な三路弁7が設けられて
おシ、この三路弁を介して浄化されるべきガス混合物の
代わりにキセノン分離部2内においてキセノン吸着後脱
着を行うこめ洗浄ガスとしてヘリウムが浄化ガス導管8
から導入可能である。キセノン分離部2を脱着する際は
、供給部6内でキセノン分離部の後方に間挿されている
三路弁9が、脱着されたキセノンを含んでいる洗浄ガス
がキセノン導v1o−を経て液体窒素が充たされている
冷却浴12を備えた冷却トラップ11へと流れるように
、切シ換えられる。冷、却トラップ11内でキセノン鉱
再び洗浄ガスから分離される。キセノンを含まない洗浄
ガスは冷却トラップ116出口から循環系を経て洗浄ガ
ス導管8に戻される。得られたキセノンは適当な貯厳部
13内に貯農される。
A membrane pump 5 supplies the gas mixture to be purified, which contains approximately xenon and krypton components with a small proportion of nitrogen, to the xenon separation section. Membrane pump 5. The xenon separation section 2 and the adsorption column 1 are connected one after the other in the flow direction of the gas mixture via a supply 6 for the gas mixture. In the feed section 6, between the membrane pump 5 and the xenon separation section 2, a switchable three-way valve 7 is provided, via which the gas mixture to be purified is replaced. Helium is used as a cleaning gas for xenon adsorption and desorption in the xenon separation unit 2 through the purification gas conduit 8.
It can be introduced from When the xenon separation section 2 is attached and detached, a three-way valve 9 inserted behind the xenon separation section in the supply section 6 allows the cleaning gas containing the detached xenon to pass through the xenon guide v1o- into a liquid. The flow is switched to a cooling trap 11 with a cooling bath 12 filled with nitrogen. In the cooling trap 11, the xenon ore is again separated from the cleaning gas. The xenon-free cleaning gas is returned from the outlet of the cold trap 116 to the cleaning gas conduit 8 via the circulation system. The obtained xenon is stored in a suitable storage section 13.

洗浄ガス循環系として鉱、この実施例において洗浄ガス
導管8内に挿着された農ポンプ14が働く。
An agricultural pump 14, which in this embodiment is inserted into the cleaning gas line 8, serves as the cleaning gas circulation system.

キセノン分離後浄化されるべきガス混合物が流過しかつ
クリプトンが保留される吸着コラムは吸着剤としての活
性炭で充たされている。この活性炭の代ゎシに芥子篩も
しくゼオライトも使用可能である。クリ1トンで吸着コ
ラム1を負荷するため一吸着コラムの出口15に遮断コ
ック16を接続することができる。この実施例の場合こ
の遮断;ツク16は出口15に接続された排出i管17
内に開口している。吸着コラム1の負荷は遮断コック1
6が閉じられた状態で圧力上昇のもとに行われる。吸着
コラム内の最終圧力は、次の脱着が行われる際吸着コラ
ムの出口゛15において先ず窒素を伴った洗浄ガスが、
引き続いてクリプトンを伴った洗浄ガスが逃げるように
、選択されている。以下にこの工程を第2図および第3
図にもとすいて詳しく説−する。
The adsorption column, through which the gas mixture to be purified after the xenon separation flows and through which the krypton is retained, is filled with activated carbon as adsorbent. In place of this activated carbon, a mustard sieve or zeolite can also be used. A shutoff cock 16 can be connected to the outlet 15 of one suction column in order to load the suction column 1 with 1 ton. In this embodiment, this shutoff; the plug 16 is connected to the outlet pipe 17
It is open inward. The load on suction column 1 is cut off cock 1
6 is closed and under increased pressure. The final pressure in the adsorption column is such that when the next desorption takes place, at the outlet 15 of the adsorption column, the cleaning gas with nitrogen is first
The selection is such that the cleaning gas with the krypton subsequently escapes. This process is shown in Figures 2 and 3 below.
This is explained in detail in the figure.

吸着コラム1はキセノン分離部2と同じ様式で洗浄ガス
としてのヘリウムで脱着すること氷可能である。この目
的のため、吸着コラム1の手前で供給部6内にガス混合
物の流動方向で見て三路弁9の後方にもう一つの三路弁
18が設けられてお)、この三路弁18によシヘリウム
が洗浄ガス導qft9から吸着コラム1内に導入される
。吸着作業相の後吸着コラム内に洗浄ガスがi人される
七、先に吸引された洗浄ガス−窒素−混合物は三路弁2
0および接続導管21とを介してガス浄化装置22内に
流れ、仁の混合物から窒素と浄化されたヘリウムとが吸
引に゛ よシ互いに分離される。窒素は窒素導管23に
よシ導出され、回収されるヘリウムは改めて洗浄ガスと
して使用される目的で洗浄導管19内に戻される。洗浄
ガスの循環には洗浄ガス導管19内に挿着されている換
ポンプ24が働く。
The adsorption column 1 can be desorbed in the same manner as the xenon separation section 2 with helium as a cleaning gas. For this purpose, a further three-way valve 18 is provided in the feed section 6 upstream of the adsorption column 1 and downstream of the three-way valve 9 in the flow direction of the gas mixture), this three-way valve 18 Helium is introduced into the adsorption column 1 from the cleaning gas conduit qft9. After the adsorption working phase, a cleaning gas is introduced into the adsorption column. 7. The previously aspirated cleaning gas-nitrogen mixture is transferred to the three-way valve 2.
0 and a connecting conduit 21 into a gas purification device 22, from which nitrogen and purified helium are separated from each other by suction. The nitrogen is led off through the nitrogen conduit 23 and the recovered helium is returned into the cleaning conduit 19 for use again as cleaning gas. An exchange pump 24 inserted into the cleaning gas conduit 19 serves to circulate the cleaning gas.

洗浄ガス−窒素−混合物に続いて洗浄ガス−クリプトン
−混合物が吸着コラム1から流去する。この混合物が排
出導管17を経て三路弁20に達する直前に、との三路
弁は切シ換えられる。次いで、洗浄ガス−クリプトン−
混合物器26内に流入し、この容器内でクリプトン酸と
の容器が液体窒素浴27内で冷却されることによシ洗浄
ガスから分離される。クリプトン分離のi1C回収され
るヘリウムも洗浄ガス循環系に戻される。この工程のた
めには、戻し導管28が使用さ゛れ、この戻し導管を経
てヘリウムは膜ポンプ24を介して洗浄ガス導管19内
に送らiる。戻し導管28内に遮断コック29が一着さ
れておシ、この遮断コックは浄化された洗浄ガスを貯麓
容器26から取り出す際に開かれる。
A cleaning gas/krypton mixture flows out of the adsorption column 1 following the cleaning gas/nitrogen mixture. Just before this mixture reaches the three-way valve 20 via the discharge conduit 17, the two three-way valves are switched. Then the cleaning gas - krypton -
It flows into a mixing vessel 26 in which the kryptic acid vessel is separated from the cleaning gas by cooling in a liquid nitrogen bath 27. The helium recovered from the i1C separation of krypton is also returned to the cleaning gas circulation system. For this step, a return conduit 28 is used, through which the helium is conveyed via the membrane pump 24 into the cleaning gas conduit 19. A shutoff cock 29 is mounted in the return conduit 28 and is opened when purified cleaning gas is removed from the storage container 26.

第2図には、吸着コラム1−この実施例にあっては2e
IINのコラム直径を備えておシ、かつ5030J[L
Kゎ*ツーC’a着剤よ、。活性 炭で充苑されている
一内でのクリプトン−負 荷の経過が示されている。第
2図から、吸着コラムがその全長L(第2図によるダイ
ツクラムにおいて横軸で示した)わたって鋸歯状にクリ
プトンによ多負荷されておシ、クリプトンが吸着コラム
の長さLの略半分迄で、即ち25t0Mの長さLO迄で
吸着されているのが認められる。
FIG. 2 shows the suction column 1 - 2e in this example.
With a column diameter of IIN, and 5030J[L
Kwa * two C'a adhesive. The progress of the krypton load in a field filled with activated carbon is shown. From Figure 2, it can be seen that the suction column is heavily loaded with krypton in a serrated manner over its entire length L (indicated by the horizontal axis in the Deitzkulam according to Figure 2), and the krypton is absorbed approximately half the length L of the suction column. In other words, it is observed that the length LO of 25t0M is absorbed.

吸着コラムの長さ単位a、+、aの吸着されたクリブト
ン量を確認出来るようにするため、浄化すべきガス混合
物にこのガス混合物era 当たシ0.6ミリキユウリ
のクリプトン−85が添加される。吸着剤によって保留
されるクリ1トンの量は放射線測定装置により、この装
置を吸着コラム1の外壁面に油って案内すること例よっ
て検出される。仁の放射線測定装置によ多計数率が秒当
た夛のパルス(I P8 )で測定される。
In order to be able to ascertain the amount of adsorbed krybton in the adsorption column length units a, +, a, 0.6 milli cucurbits of krypton-85 per gas mixture era is added to the gas mixture to be purified. . The amount of chlorine retained by the adsorbent is detected by a radiation measuring device, for example, by guiding this device by applying oil to the outer wall surface of the adsorption column 1. The multi-count rate is measured in pulses per second (I P8 ) by a radiation measuring device.

この計数率は第2図においてダイヤグラムに縦線で示さ
れている。
This counting rate is shown in FIG. 2 by a vertical line in the diagram.

吸着コラム1は浄化すべきガスと共に遮断コック16が
開かれている状態で圧力上昇の下にクリプトンで負荷さ
れる。流入するガス混合物は本質的に0.1容量%のク
リプトン含有量を有する金素會含んでいる。IR2図か
ら、吸着コラムが22Cの温度でかつ4.5バールの圧
力で、既に述べたように、はば申分までクリプトンで負
荷されているのが紹られる。吸着コラムのこの負荷は次
に浄化ガスとしてのヘリウムで脱着する際吸着コラム1
の出口15における窒素とクリプトンとの分離全可能に
する。達せられた分離は第6図においてクロマトグラム
で示した。
The adsorption column 1 is charged with krypton together with the gas to be purified under increased pressure with the shutoff cock 16 open. The incoming gas mixture essentially contains gold elements with a krypton content of 0.1% by volume. The IR2 diagram shows that the adsorption column is fully loaded with krypton, as already mentioned, at a temperature of 22 C and a pressure of 4.5 bar. This load on the adsorption column is then removed by adsorption column 1 when desorbed with helium as the purge gas.
The separation of nitrogen and krypton at the outlet 15 is made possible. The separation achieved is shown chromatographically in FIG.

除荷と吸着のため、吸着コラムは常圧に、即ち大気圧(
Atm )の圧力に除荷され、次いでヘリウムで洗われ
る。第3図に洗浄持続時間にわたっての洗浄ガス中の窒
素とクリプトンの割合を記入した。クロマトグラムにお
いて、横軸に分(min )当たシの洗浄持続時間を、
縦軸線にvpm (106iたりの容量割合)でのM素
割合とクリプトン割合を示した。
For unloading and adsorption, the adsorption column is kept under normal pressure, i.e. atmospheric pressure (
Atm ) pressure and then flushed with helium. Figure 3 plots the proportions of nitrogen and krypton in the cleaning gas over the cleaning duration. In the chromatogram, the cleaning duration in minutes (min) is plotted on the horizontal axis.
The vertical axis shows the M element ratio and the krypton ratio in vpm (capacity ratio per 106i).

第5図から、吸着コラム1から洗浄ガスと共に先ず窒素
のみが導出され、次いで約10分間′の洗浄持続時間の
後始めて洗浄ガス中に吸着されたクリプトンが含まれる
。洗浄ガス中のクリプトン含有量は約50分の洗浄持続
時間後に約2500 vqmの含有量に迄絶えず上昇し
、次いで総体して約45分の洗浄持続時間の後再び〈1
 vpIIl迄降下する。
From FIG. 5, it can be seen that initially only nitrogen is removed from the adsorption column 1 with the cleaning gas, and then only after a cleaning duration of approximately 10 minutes' does the adsorbed krypton become present in the cleaning gas. The krypton content in the cleaning gas rises continuously to a content of about 2500 vqm after a cleaning duration of about 50 minutes, and then again after a cleaning duration of about 45 minutes in total.
It descends to vpIIl.

従って排出導管17の端部に設けられた三路弁20は、
クリプトンを含有している洗浄ガスをクリプトン導管2
5を経て貯蔵容器26内に移行させるため、10分間の
洗浄持続時間の経過後に切9換えられる。この工程のた
めに必要な圧力勾配を維持するには、遮断コック29が
開かれた後K11lポンプ24が働く。吸着コラム1は
約45分の洗浄持続時間の後には脱着されている。即ち
、この時間の後吸着コラムは再び負荷可能な状態となる
。吸着コラムの吸着工程と脱着工程の作業サイクルはこ
の実施例では約2時間である。
Therefore, the three-way valve 20 provided at the end of the discharge conduit 17
Cleaning gas containing krypton is transferred to krypton conduit 2.
5 and into the storage container 26 after a cleaning duration of 10 minutes. To maintain the necessary pressure gradient for this process, the K11l pump 24 is activated after the isolation cock 29 is opened. The adsorption column 1 is desorbed after a cleaning duration of approximately 45 minutes. That is, after this time the suction column is again ready for loading. The working cycle of the adsorption and desorption steps of the adsorption column is approximately 2 hours in this example.

吸着コラム内の浄化すべきガス混合物に関する流通量の
制御は吸着作業相における圧力を増゛大させることによ
って達することが可能である。
Control of the flow rate of the gas mixture to be purified in the adsorption column can be achieved by increasing the pressure in the adsorption working phase.

また、吸着剤によって吸着されたクリプトン1を実際に
吸着剤を冷却することによって室温以下の温度に上昇さ
せることが可能である。
Furthermore, it is possible to raise the temperature of krypton 1 adsorbed by the adsorbent to below room temperature by actually cooling the adsorbent.

第4図にははPi連続的にクリプトン−分離を行うため
のグランドt−図示した。このプラントは二つの吸着コ
ラム1*、lbを備えてシャ、これら二つのプラントは
第1図に図示した実施例と同様な様式で活性炭で充たさ
れている。吸着コラム1a、1bは交番して運転され、
この場合吸着コラムがクリプトンで負荷される時間以内
に他の吸着コラムが洗浄ガスで脱着される。
FIG. 4 shows a ground t diagram for continuous krypton separation of Pi. The plant is equipped with two adsorption columns 1*, lb, which are filled with activated carbon in a manner similar to the embodiment illustrated in FIG. The adsorption columns 1a and 1b are operated alternately,
In this case, within the time that an adsorption column is loaded with krypton, the other adsorption column is desorbed with cleaning gas.

プラント内には、供給部50を経てキセノンを含んでい
ないかつ窒素以外に僅かな量でクリプトンを含有してい
るガス混合物が流入する。浄化すべきガスのために場合
によっては必要とするープラントの前方に設けられるー
キセノン分離部は第4図には図示されていない。
A gas mixture which is free of xenon and which, in addition to nitrogen, contains a small amount of krypton flows into the plant via feed 50 . The xenon separation section, which may be necessary for the gas to be purified and is located at the front of the plant, is not shown in FIG.

供給部30の端部には三路弁51が設けられており、と
の三路弁は導’ii 52 a 、 32 bと結合さ
れており、これらの導’It介して浄化すべきガス混合
物が吸着ごラム1a内に、或いは吸着:r−)ム1b内
に導入可能である。導管62a。
A three-way valve 51 is provided at the end of the feed section 30, which is connected to the conduits 52a, 32b, via which the gas mixture to be purified is can be introduced into the adsorption column 1a or into the adsorption column 1b. Conduit 62a.

52b内には三路弁33a、33bが存在しておシ、こ
れら両三路弁は洗浄ガス導管34a。
Three-way valves 33a, 33b are present within 52b, both three-way valves being the cleaning gas conduit 34a.

5abK接続されてお多、洗浄ガスとしてのヘリウムを
吸着コラム1a、1bの脱着のため案内する。
5abK is connected to guide helium as a cleaning gas for adsorption and desorption of the adsorption columns 1a and 1b.

吸着コラム1a、1bは各々切り換え弁35a。Adsorption columns 1a and 1b each have a switching valve 35a.

35bと結合されている。これらの切〕換え弁は、吸着
コラムをそれらの異なる端部から交互に負荷する働きを
する。第4図には、切ル換え弁35aが弁作動状態で示
されている。この弁の位置にあって浄化されるべきガス
混合物は吸着コラム接続口36aを介して吸着コラム1
a内に導入される。ガス混合物が導入されている間排出
導出管58a内の遮断コック57aは閉じられた状態に
留まっている。吸着コラムがクリプトンで充たされると
、三路弁53aid切シ換えられ、一方切ル換え弁55
1の弁位置鉱変わらず吸着コラム接続部36a′t−経
て吸着コラム1a内に洗浄ガスとしてヘリウムが導入さ
れる。この場合遮断コックj7 aは閉じられており、
ヘリウム内の脱着されたガス成分が排出導管58aを介
して排出される。吸着コラム1aが空になると、切多換
え弁351Lが一第4図において切)換え弁35bが位
置する一位置に回転される。ここで吸着コラム1aが新
たに負荷されると、クリプトンから浄化されるべきガス
混合物が吸着コラム接続部39aを経て他端から吸着コ
ラム1a内に流入する。この場合も遮断コック37!L
は閉じられた状態に留まる。
35b. These switching valves serve to alternately load the suction columns from their different ends. In FIG. 4, the switching valve 35a is shown in the valve operating state. The gas mixture present at this valve and to be purified is transferred to the adsorption column 1 via the adsorption column connection 36a.
introduced into a. The shutoff cock 57a in the discharge outlet 58a remains closed while the gas mixture is being introduced. Once the adsorption column is filled with krypton, the three-way valve 53aid is switched off, while the switching valve 55 is switched off.
In valve position 1, helium is still introduced into the adsorption column 1a as a cleaning gas via the adsorption column connection 36a't. In this case, the shutoff cock j7a is closed,
Desorbed gaseous components within the helium are exhausted via exhaust conduit 58a. When the suction column 1a is empty, the switching valve 351L is rotated to the one position where the switching valve 35b is located in FIG. When the adsorption column 1a is now loaded anew, the gas mixture to be purified from krypton flows into the adsorption column 1a from the other end via the adsorption column connection 39a. In this case too, the cutoff cock is 37! L
remains closed.

吸着コラムのこの交番して行われる作業−一方では浄化
ガスの吸着コラム接続部56ehを介し−roう填よ、
2゜洗浄カニ。脱着ヶゎえカス成分と一緒に行われる吸
着コラム接続部59aを介する排出;他方では吸着コラ
ム接続部59aを介して行われる洗浄ガスによる吸着コ
ラムの装填と、吸着コラム接続部56at−介して行わ
れる脱着されたガス成分を含んでいる洗浄ガスの排出−
は以下のようなyfu点を有している。
This alternating operation of the adsorption columns - on the one hand, the filling of the purge gas through the adsorption column connections 56eh;
2゜Cleaned crab. On the other hand, the desorption takes place together with the waste components via the adsorption column connection 59a; on the other hand, the loading of the adsorption column with cleaning gas takes place via the adsorption column connection 59a, and on the other hand the loading of the adsorption column with cleaning gas takes place via the adsorption column connection 56at. Discharge of cleaning gas containing desorbed gas components
has the following yfu points:

即ち、吸着コラムの脱着の後場合によつぞは未だ吸着コ
ラム内に残留しているクリプトン−残分が次に行われる
吸着/脱着一作業サイクルの際脱着が行われた際に先に
流出するへり゛ラム/窒素−混合物を活化することがな
く、むしろその後排出されるヘリウム/クリプトシーガ
ス混合物と共に導出されることである。このクリプトン
−残分は脱着工程が行われる度び毎にその都度吸着コラ
ムの出口近傍において吸着剤内に留まシ、従って次の吸
着作業・相においてクリプトンが吸着される吸着コラム
の領域内に存在する。吸着コラムのこの交番して行われ
る作業は脱着後の吸着コラムの純粋度に課せられる諸種
の徴求を低減する。
That is, after the adsorption column has been desorbed, the krypton-residue that may still remain in the adsorption column is likely to flow out first during the next adsorption/desorption cycle when desorption takes place. The helium/nitrogen mixture is not activated, but rather is discharged together with the helium/crypto-sea gas mixture that is subsequently discharged. This krypton-residue remains in the adsorbent in the vicinity of the outlet of the adsorption column each time a desorption step is carried out, and therefore remains within the area of the adsorption column where the krypton is adsorbed in the next adsorption operation/phase. exist. This alternating operation of the adsorption column reduces the demands placed on the purity of the adsorption column after desorption.

クリプトンと音素を分離するため排出導管A8aが三路
弁40aに開口しておシ、との三路弁を介して一方で導
管41aと42を介して窒素によって負荷された洗浄ガ
スがガス洗浄装[15内に案内され、他方キセノンによ
って負荷された洗浄ガスは切り換え後クリプトン導管4
4aと45内に流去する。クリプトン導管45内に゛は
膜ポンプ46が設けられておル、この膜ポンプによりク
リプトンで負荷された洗浄ガスが吸着コラムから吸引さ
れる。クリプトンは第1図に図示した実施例と同じ様式
で貯蔵容器47内に充九される。この貯蔵容器47は液
体窒が充たされて−る浴48内で、クリプトンがこの貯
蔵容器内で凝縮するように、冷却される。この場合ガス
状のまま留まるヘリウムは戻シ導管49を経て洗浄ガス
循環系に戻される。
In order to separate the krypton and the phonemes, the exhaust conduit A8a opens into the three-way valve 40a, through which the cleaning gas loaded with nitrogen via the conduits 41a and 42 enters the gas cleaning system. [The cleaning gas guided into the krypton conduit 4 and loaded with xenon after switching
4a and 45. A membrane pump 46 is provided in the krypton conduit 45 by means of which a cleaning gas loaded with krypton is sucked from the adsorption column. Krypton is charged into reservoir 47 in the same manner as in the embodiment illustrated in FIG. The storage vessel 47 is cooled in a bath 48 filled with liquid nitrogen such that the krypton condenses within the storage vessel. The helium, which remains in gaseous form in this case, is returned to the cleaning gas circulation via the return conduit 49.

洗浄ガス循環系を維持するには膜ポンプ5oが働く゛。The membrane pump 5o works to maintain the cleaning gas circulation system.

この膜ポンプにょクガス浄化装置43内で回収されるヘ
リウムも吸引される。この目的のため膜ポンプ50はガ
ス浄化装置から導出されていてかつ戻シ導管49に開口
しているヘリウム導管51に接読している。
Helium recovered within this membrane pump nitrogen gas purification device 43 is also sucked. For this purpose, the membrane pump 50 is connected to a helium line 51 leading from the gas purification device and opening into the return line 49.

この実施例にあってはガス浄化装置43は液体窒素で冷
却される。この場合の凝縮物としてヘリウム/穿紮−混
合物から分離される窒素は窒素導管52を経て導出され
る。
In this embodiment, the gas purification device 43 is cooled with liquid nitrogen. The nitrogen which is separated from the helium/trephine mixture as condensate in this case is led off via nitrogen line 52.

吸着コラム1aの脱着作業相が行われている間、吸着コ
ラム1bにおいて供給一部30をへて流入して来る他の
窒素/クリプトンーガス混合物のための吸着が行われる
。浄化されるべきガス混合物が流入して来る間、吸着コ
ラム1aに関すると同様に排出導管38b内に設けられ
ている遮断コック57bは閉じられている。
While the desorption phase of the adsorption column 1a is being carried out, adsorption takes place in the adsorption column 1b for a further nitrogen/krypton gas mixture flowing in through the feed section 30. During the inflow of the gas mixture to be purified, the shutoff cock 57b, which is provided in the discharge conduit 38b as well as in respect of the adsorption column 1a, is closed.

m4図に図示した切シ換え弁55bの位置で推量化され
るべきガス混合物は吸着コラム接続部39b’i介して
吸着コラム1b内に流入する。
In the position of the switching valve 55b shown in FIG. m4, the gas mixture to be metered flows into the adsorption column 1b via the adsorption column connection 39b'i.

吸着コラムの吸着剤による窒素とクリプトンのガス成分
が吸着された後、導管52b内で切シ換え弁55bの手
前に挿入されている三路弁ssbが切)換えられ、かつ
これに伴い遮断コック57bが開かれている状態で浄化
ガス導管54bから上記ガス成分が洗浄ガスヘリウムと
して吸着コラム1bt−経て案内されると、先立って窒
素のみを自己と一緒に案内する洗浄ガスが吸着コラム接
続部56bを経て吸着コラム1bから流去する。この作
業相に、1つて、排出導管38bの端部における三路弁
40bけ、ヘリウム/11素−混合物が導管41bを経
て導管42内K、従ってガス浄化装置45に案内される
ように、調節されている。吸着コラム1bの出口からヘ
リウムが脱着されたクリプトンと共に流去すると、三路
弁40bは切シ換えられ、クリプトン導管44bと結合
される。次いでへリウム/クリプトンー混合物は一膜ボ
ンプ46にょシ促進されて−クリプトン導管45を経て
貯蔵容器47に流れる。貯蔵容器47内でクリ1トンは
、既に述べたように、分離される。
After the gas components of nitrogen and krypton are adsorbed by the adsorbent in the adsorption column, the three-way valve ssb inserted in the conduit 52b before the switching valve 55b is switched, and the shutoff cock is switched accordingly. 57b is open, when the gas component is guided from the purification gas conduit 54b as cleaning gas helium through the adsorption column 1bt-, the cleaning gas that guides only nitrogen together with itself first passes through the adsorption column connection part 56b. It flows out from the adsorption column 1b through this process. During this working phase, a three-way valve 40b at the end of the discharge conduit 38b is regulated in such a way that the helium/11 element mixture is guided via the conduit 41b into the conduit 42 K and thus into the gas purification device 45. has been done. Once the helium has flowed out of the outlet of the adsorption column 1b along with the desorbed krypton, the three-way valve 40b is switched and coupled to the krypton conduit 44b. The helium/krypton mixture is then pumped through the single membrane pump 46 and flows through the krypton conduit 45 to a storage vessel 47. In the storage container 47, the crystals are separated as already mentioned.

第4図に図示したプラントでの作業は第1図に図示した
プラントにおける作業とSlじ様式で行われる。この場
合も、吸着工程の後吸着コラム内のガス圧力が増大され
た状態で、がっ遮断コック57a、37bが開かれて脱
着作業相が開始され、この際先ず窒素が、次いで洗浄ガ
ス/窒素−混合物が、そしてその後洗浄ガス/クリプト
ン−混合物が吸着コラムから流去する。
The operations in the plant illustrated in FIG. 4 are carried out in the same manner as the operations in the plant illustrated in FIG. In this case too, after the adsorption step, with the gas pressure in the adsorption column increased, the gas isolation cocks 57a, 37b are opened to start the desorption phase, first with nitrogen and then with the cleaning gas/nitrogen. - the mixture and then the cleaning gas/krypton mixture flow out of the adsorption column.

第4図によるプラントは殆ど連続的な作業で運転される
。この場合吸着コラムは二者択一的に吸着による或いは
脱着による作業工程で運転される。性成物として、クリ
プトンおよび窒素が生じる。洗浄ヘリウムは循環系で案
内される。
The plant according to FIG. 4 is operated in almost continuous operation. In this case, the adsorption column can be operated either in an adsorption or in a desorption process. Krypton and nitrogen are produced as chemical products. The cleaning helium is guided through the circulation system.

吸着剤としての活性戻を使用した場合、クリプトンと窒
素に関して、呈温でかつ吸着コラムの充填されてい々い
横断面に対して10肩/秒の洗浄ガスとしてのヘリウム
の流動速度(所謂空積管速度)にあって、VKr=5a
n/秒とvN2=103/秒の平均移動速度が検出可能
である。
When using active reversion as adsorbent, the flow rate of helium as cleaning gas (the so-called void volume) at temperature and with respect to krypton and nitrogen is 10 shoulder/s for the filled cross-section of the adsorption column. tube velocity), VKr=5a
An average movement speed of n/s and vN2=103/s can be detected.

この値に関して、吸着コラムの長さ乙のための第一の評
価として上記の関係式によシ、N2 が得られる。
Regarding this value, the above relation gives N2 as a first estimate for the length of the suction column.

第5図から、並列して設けられていてかつ同じ構造様式
で構成されている二つの吸着工程列a、bがプラントと
して設けられているのが認められる。これらの吸着工程
列のそれぞれ合い等しい構造要素は第5図において餌し
い参照符号で示されている。この場合参照符号はこれら
の構造li!素の吸着工程列のいずれか一方への帰属を
特徴ずけるものとして付加記号a、bを有している。図
示した装置の、その参照符号妙S付加記号を有していな
い構造要素は上記のrIIL着工程列a、bO列外に設
けられ1いる。
From FIG. 5 it can be seen that two adsorption process trains a, b are installed as a plant, which are arranged in parallel and are constructed in the same manner of construction. Equivalent structural elements of each of these adsorption process sequences are designated with similar reference numerals in FIG. In this case the reference signs refer to these structures li! Additional symbols a and b are used to characterize belonging to either one of the elementary adsorption process sequences. Structural elements of the illustrated apparatus which do not have the reference sign S suffix are located outside the rIIL application process columns a and bO mentioned above.

吸着工程列の構造を以下に吸着工程列aに基すいて説明
する。吸着工程列内にはガス混合物が相前後して流過す
る二つの吸着段が存在しており、これらの吸着段はこの
実施例にあっては相前後して接続されている二つの吸着
コラム1 a r 2 a Kよって形成されている。
The structure of the adsorption process sequence will be explained below based on adsorption process sequence a. In the adsorption train, there are two adsorption stages through which the gas mixture flows one after the other, which in this example consist of two adsorption columns connected one after the other. 1 a r 2 a K.

しかし、方法はこの構成と異なり部分段において異なる
温度調節が可能な唯一つの吸着コラムで行われる。二つ
の別個の吸・着コラムを使用した場合、第一の吸着段か
ら流去する予め浄化されたガス混合物は詑二の吸着段に
流入する以前に中間冷却される。この目的のため一例と
して示した装置にあっては吸着コラム1a、2aの各々
の前方にガス混合物を予冷却するための熱交換器5!L
、4aが接続されている。
However, in contrast to this configuration, the process is carried out in only one adsorption column, which allows different temperature adjustments in the partial stages. When using two separate adsorption/adsorption columns, the prepurified gas mixture leaving the first adsorption stage is intercooled before entering the second adsorption stage. For this purpose, the device shown by way of example includes a heat exchanger 5 for precooling the gas mixture upstream of each adsorption column 1a, 2a! L
, 4a are connected.

ガス導管5aは熱交換器と吸着コラムと全連結する。こ
のガス導管5a會経て浄化すべきガス混合物或いは洗浄
剤が同じ流動方向で吸着工程列を流過し、この場合これ
ら両物質は先に熱交換器5aと吸着コラム1aを次いで
熱交換器4aと吸着コラム2aを流過する。
The gas conduit 5a fully connects the heat exchanger and the adsorption column. Through this gas line 5a, the gas mixture to be purified or the cleaning agent flows through the adsorption stage train in the same flow direction, in which case both substances are first passed through the heat exchanger 5a and the adsorption column 1a and then into the heat exchanger 4a. It flows through the adsorption column 2a.

吸着コラムと熱交換器は冷却剤、との実施例では液体窒
素で冷却可能である。この冷却剤はそれぞれこのために
設けられた吸着コラムのジャケット空隙内および熱交換
器内を流れる。これらのジャケット空隙は図面において
参照符号6a、7a、8a、?aで示されテイル。冷却
剤ハ吸着コラム1a+2aのジャケット空隙6a、7a
を並流で流れ、−熱交換器3a、4aのジャケット空隙
9a、9a内をガス混合物もしくは洗浄剤に対して向流
で流れる。冷却剤は両吸着コラムのために、冷却されて
いる貯蔵容器10から中央導管11を経て吸着コラムの
ジャケット空隙内に流入する。中央導管11には、吸着
工程列乙のために供給導管12a、13aが接続されて
おシ、これらの供給導管はジャケット9隙6a、7a内
に開口している。吸着コラムの出口14a、15aから
結合導管16a。
The adsorption column and heat exchanger can be cooled with a coolant, in an embodiment with liquid nitrogen. This coolant flows in the jacket cavity of the adsorption column and in the heat exchanger, respectively, provided for this purpose. These jacket voids are referenced 6a, 7a, 8a, ? in the drawings. Tail shown in a. Jacket gaps 6a and 7a of coolant adsorption column 1a+2a
flow in cocurrent, - flow in countercurrent to the gas mixture or cleaning agent in the jacket cavities 9a, 9a of the heat exchangers 3a, 4a. For both adsorption columns, the coolant flows from the cooled storage vessel 10 via the central conduit 11 into the jacket cavity of the adsorption columns. Supply conduits 12a and 13a are connected to the central conduit 11 for the adsorption process sequence B, and these supply conduits open into the jacket 9 gaps 6a and 7a. From the adsorption column outlets 14a, 15a a coupling conduit 16a.

17aがジャケット空1113a、9aに通じている。17a communicates with jacket cavities 1113a and 9a.

。これらの結合導管は熱交換器5a、4aのガス出口1
8a、19aの領域内でジャケット空11j8a、9a
内に開口している。従って冷却剤は吸着コラムを冷却し
た後始めて熱伝達体を流過する。冷却剤は、それぞれ熱
交換器3−a。
. These coupling conduits connect the gas outlets 1 of the heat exchangers 5a, 4a.
Jacket empty 11j in the area of 8a, 19a 8a, 9a
It is open inward. The coolant therefore flows through the heat exchanger only after it has cooled the adsorption column. The coolant is supplied to each heat exchanger 3-a.

4aのガス入口20a、21aに接続されている冷却剤
出口22a、25aを経て帯出される。
It is discharged via coolant outlets 22a, 25a which are connected to gas inlets 20a, 21a of 4a.

冷却剤流を吸着ヲラム内の所望の調節されるべき温度に
適合させるため、冷却剤出口22a。
Coolant outlet 22a in order to adapt the coolant flow to the desired temperature to be adjusted in the adsorption column.

23a内に流過量調節装置24a、25aが装着されて
おシ、これらの流過量調節装置は温度感知器26a、2
7aと作用結合している。吸着コラムのジャケット領域
内に設けられた温度感知器によシ、吸着コラム内の吸着
剤の実測、温度のための基準温度が測定される。
Flow rate adjusting devices 24a and 25a are installed in 23a, and these flow rate adjusting devices are connected to temperature sensors 26a and 2.
It is operatively connected to 7a. A reference temperature for the actual temperature of the adsorbent in the adsorption column is determined by means of a temperature sensor located in the jacket area of the adsorption column.

ガス導管5aは第1の熱交換器5aのガス入口20aの
手前で三路弁28aK接続されておシ、との三路弁を介
して浄化すべきガス混合物が両吸着コラム工程列a、b
のための中央のガス混合物導管29から、或いは洗浄剤
がへりラムのための同様に中央の洗浄剤導管30(洗浄
導管60′〕と空気のための同様に中央の洗浄剤導管6
0(洗浄導管sa’)とからと択一的に吸着コラムa、
b内へと導入可能である。
The gas conduit 5a is connected to a three-way valve 28aK before the gas inlet 20a of the first heat exchanger 5a, and the gas mixture to be purified is passed through the three-way valve to both adsorption column process rows a and b.
or from the central gas mixture conduit 29 for the helium or from the likewise central cleaning agent conduit 30 (cleaning conduit 60') for the helium and the likewise central cleaning agent conduit 6 for the air.
0 (washing conduit sa') and alternatively adsorption column a,
It can be introduced into b.

ガス導管13aは12の吸着コラム2aのガス出口15
mから、吸着作業相の間或いは脱着の際吸着工程列aか
ら流出するガスを流去させる。
The gas conduit 13a is connected to the gas outlet 15 of the 12 adsorption columns 2a.
From m, the gas flowing out from the adsorption stage a during the adsorption working phase or during desorption is allowed to flow off.

ガス導管31aは5図面には略図によってのみ示されて
いる弁系32ai介して浄化されたガス混合物のための
廃ガス導管33a1りVプトン導管54a或いはキセノ
ン導管35aと結合可能である。洗浄剤は回収されたク
リプトン或いはキセノンと共にクリプトン導管とキセノ
ン導管を流過する。クリプトンとキセノンは洗浄剤から
例えば冷凍によって分離される。この作業工程に必要な
装置は図面には示されていない。吸着の際回収された空
気成分も脱着の際第゛ 1のガス成分として分離される
空気成分も共に廃ガス導管35aを経て流去される。
The gas line 31a can be connected via a valve system 32ai, which is shown only schematically in FIG. The cleaning agent flows through the krypton conduit and the xenon conduit along with the recovered krypton or xenon. Krypton and xenon are separated from the cleaning agent, for example by freezing. The equipment required for this process is not shown in the drawings. Both the air component recovered during adsorption and the air component separated as the first gas component during desorption are discharged via the waste gas conduit 35a.

吸着工程列a、bは択一的に運転され、この場合それぞ
れ吸着工程列の一方の列が吸着作業相にあると、他方の
列拡脱着作業相にある。従って5、浄化されるべきガス
混合物からのキセノンとクリプトンの分離作業は殆ど連
続的に行われる。
The adsorption process trains a, b are operated alternatively, in each case one of the adsorption process trains being in the adsorption working phase and the other being in the spreading desorption working phase. 5 The separation of xenon and krypton from the gas mixture to be purified therefore takes place almost continuously.

これらの害施例にあっては、吸着コラムは冷 ゛却ジャ
ケットによって囲繞されていて、かつ吸着剤としての活
性炭が充たされている鋼管から成る。ガスク四マドグラ
フにあって一般的な活性訳が使用される。銅管は5.5
 cmの内径dエ と52tMの長さLvc−有してい
る。吸着コラムは液体窒素で冷却されておりかつ電気ジ
ャケット加熱部100a、100b、101a、101
bによって加熱可能である。熱交換器は二重管から成シ
、この二重管の環状間隙内に液体9衆が導入される。
In these embodiments, the adsorption column consists of a steel tube surrounded by a cooling jacket and filled with activated carbon as an adsorbent. The usual active translation is used in the Gasque Quadrigraph. Copper pipe is 5.5
It has an inner diameter d of cm and a length Lvc of 52 tM. The adsorption column is cooled with liquid nitrogen and has electric jacket heating sections 100a, 100b, 101a, 101.
It can be heated by b. The heat exchanger consists of double tubes, into which the liquid is introduced into an annular gap.

吸着コラム内にガス混合物として0.1容量%のキセノ
ンと0.01容量%のクリプトンを含んでいる空気が導
入される。第1の吸着コラムの吸着剤の温度は一150
Cに、第2の吸着コラム内の温度B−t7ocKlt1
1節されている。吸着作業相同でのガス流通量位時間轟
九シ標準立方メートルである。吸着コラムはキセノンと
クリプトンによって部分長さKわたってしか負荷されて
込ないので、脱着の際ガス成分の分離が達せられる。
Air containing 0.1% by volume of xenon and 0.01% by volume of krypton is introduced into the adsorption column as a gas mixture. The temperature of the adsorbent in the first adsorption column is -150
C, the temperature in the second adsorption column B-t7ocKlt1
There is one verse. The gas flow rate in adsorption work is 90 standard cubic meters per hour. Since the adsorption column is loaded with xenon and krypton only over a partial length K, a separation of the gas components is achieved during desorption.

21!準立方メートルのガスチャージの経過後ガス混合
物の供給が停止され、吸着コラムが脱着される。この場
合、クリプトンの完全な脱着が行われる迄分当九91リ
ットルのヘリウムで、次いで空気で洗浄が行われる。こ
の場合吸着剤は加熱される。第1の脱着作業相の間加熱
速度は分画た。9 !5.5 Cである。第1の吸着コ
ラムにおいて一25Gの温度が5千して&2の吸着コラ
ムにおいて一65Cの温度が達せられた後、電気による
ジャケット加熱は停止される。洗浄ガスが更に流動し続
け、これに伴って熱がもたらされると、吸着コラムの温
度はほんの僅かだけ更に上昇する。第2の吸着コラムの
出口においてクリプトンが破壊する直前に第1の吸着コ
ラム内の活性炭内の温度は−201:[、第2の吸着コ
ラム内の活性炭内では一50filC達する。
21! After a sub-m3 gas charge, the supply of gas mixture is stopped and the adsorption column is desorbed. In this case, cleaning is carried out with 91 liters of helium per minute until complete desorption of krypton has taken place, and then with air. In this case the adsorbent is heated. During the first desorption phase the heating rate was fractionated. 9! It is 5.5C. After a temperature of -25 G in the first adsorption column and a temperature of -65 C in the &2 adsorption column is reached, the electrical jacket heating is stopped. As the cleaning gas continues to flow further, bringing with it heat, the temperature of the adsorption column increases only slightly further. Immediately before krypton breaks down at the outlet of the second adsorption column, the temperature in the activated carbon in the first adsorption column reaches -201:[, and -50 filC in the activated carbon in the second adsorption column.

クリプトンの完全な脱着の後ヘリウムの代わちに空気で
洗浄が行われる。この場合吸着コラムの温度は120C
K加熱される。キセノン−脱着のために、約80Cで既
に吸着コラム内で吸着/脱着一作業サイクルの運転ダイ
ヤグラムを図示した。運転ダイヤグラムにあって、作業
時間t/分に依存して、吸着コラムの吸着剤中の温度辞
退(温度Cで)と第2の吸着コラムのガス出口から流出
するガスのガス成分の濃度(#度対数尺度での容量%で
)とを記入した。
After complete desorption of krypton, cleaning is performed with air instead of helium. In this case, the temperature of the adsorption column is 120C
K is heated. For xenon desorption, an operating diagram of an adsorption/desorption working cycle has been illustrated already at approximately 80 C in an adsorption column. In the operating diagram, depending on the working time t/min, the temperature decrease (at temperature C) in the adsorbent of the adsorption column and the concentration of the gaseous components of the gas exiting from the gas outlet of the second adsorption column (# (volume % on a degree-logarithmic scale).

この運転ダイヤグラムから明らかなように、二時間以内
に2標準立方メートルのガス混合物(空気;0.1容量
%Xs ; 0.01容量%Kr )が吸着コラムを流
過する吸着作業相にあって、約80容量%の窒素と約2
0容量%の際′累とから成るガス混合物が第2の吸着コ
ラムの出口において生じる。吸着コラム1a、2a内の
温度”Im”2aはこの吸着作業相の間、既に述べたよ
うに%−1200と一150Cである。脱着作業相の開
始時から、流去する洗浄ガス中の音素割合と酸素割合が
低下する。吸着コラム内で温度が徐々に上昇しながらヘ
リウムでの洗浄が行われる。しかし、差し轟た)温度T
la ’ T2aは−2(Icもしくは一500’に超
過しない。第2の吸着コラムのガス出口においてクリプ
トンが破壊した場合、空気成分−窒素と酸素−の測定可
能な濃度が既に極めて小さくなる。このクリプトン破壊
時点から、(この実施例の場合9.2C/分の加熱速度
を有する)吸着コラムは120Cの最終温度迄加熱され
る。すべてのクリプトンが脱着されたら、ヘリウムによ
る洗浄が空気による洗浄に切シ換えられ、空気と共にキ
セノンが導出される。これに引き続いて、吸着コラムは
液体窒素が導入されることによシ改めて一120Cもし
くは一170Cに冷却される。その際閉鎖作業系を形成
している吸着/脱着作業サイクルは総じて4時間持続す
る。
As is clear from this operating diagram, within two hours two standard cubic meters of the gas mixture (air; 0.1% by volume Xs; 0.01% by volume Kr) are in the adsorption working phase flowing through the adsorption column. About 80% nitrogen by volume and about 2
At the outlet of the second adsorption column, a gas mixture consisting of 0% by volume and 0% by volume is formed. The temperature "Im" 2a in the adsorption columns 1a, 2a during this adsorption working phase is, as already mentioned, %-1200 and -150C. From the beginning of the desorption phase, the phoneme and oxygen proportions in the flushing gas decrease. Flushing with helium takes place while the temperature gradually increases in the adsorption column. However, the temperature T
la ' T2a does not exceed -2 (Ic or -500'. If the krypton is destroyed at the gas outlet of the second adsorption column, the measurable concentrations of the air components - nitrogen and oxygen - are already extremely small. From the point of krypton destruction, the adsorption column (with a heating rate of 9.2 C/min in this example) is heated to a final temperature of 120 C. Once all the krypton has been desorbed, the helium wash is replaced by an air wash. Then, the adsorption column is cooled again to -120 C or -170 C by introducing liquid nitrogen, forming a closed working system. The total adsorption/desorption cycle lasts 4 hours.

第1の吸着コラム1a、1bと熱交換器5a+5bli
液体窒素で冷却する代わ夛に、吸着作業相の間第2の吸
着コラム2m、2bのガス出口から導出する。浄化され
た空気成分を吸着工程列の上記のユニットのための冷却
剤として使用するのが経済的である。その際浄化された
空気はガス導管55h、55bを介してil接吸着コラ
ムと熱交換器内に導入される。
First adsorption columns 1a, 1b and heat exchanger 5a+5bli
Instead of cooling with liquid nitrogen, the gas is discharged from the gas outlet of the second adsorption column 2m, 2b during the adsorption working phase. It is economical to use the purified air component as a coolant for the abovementioned units of the adsorption process sequence. The purified air is then introduced into the irradiation adsorption column and the heat exchanger via gas lines 55h, 55b.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はキセノン分離とクリプトン分離のための吸着作
業ラインの70シート。 第2図は第1図による収着コラムの長さLにわたって行
われるクリプトン負荷の経過図。 第3図は第1図によるクリプトンと窒素で負荷された吸
着コラムの脱着の際のクロマトクラム、 第4図は多数の吸着コラムの択一的な運転によ・るクリ
プトン分離のためのプラントのフロシ−ト、 第5図は本発明による方法を婁施するための着/脱着作
業サイクルに関する運転ダイヤグラムO 図中符号は、 1・・・吸着コラム 2・・・キセノン分離部 3・・・冷却部 5*、5b・・・熱交換器 代理人 江崎光好 代理人 江崎光史 郊骨J今靴鱈闇(珈) 第1頁の続き 優先権主張 61984年8月13日[相]西ドイツ(
D E )@P3429736.’。 0発 明 者 リオルフガング・フロ ドイツ連邦共和
国、リムメルト ンストラーセ、46 @発 明 者 メルト ・ノ1イン ドイツ連邦共和国
、コーセ、43 0発 明 者 マルチイン・メスレル ドイツ連邦共和
国、りンニツヒールールドルフ、プすミー 一すツヒ、アルテイツレリーストラ ルン、ファーザネンウエーク、7
Figure 1 shows 70 sheets of the adsorption line for xenon and krypton separation. FIG. 2 shows the course of the krypton loading carried out over the length L of the sorption column according to FIG. Figure 3 shows the chromatograph during desorption of an adsorption column loaded with krypton and nitrogen according to Figure 1; Figure 4 shows a plant for the separation of krypton by alternative operation of a number of adsorption columns FIG. 5 is an operating diagram regarding the attachment/desorption work cycle for applying the method according to the present invention. Reference symbols in the figure are: 1...Adsorption column 2...Xenon separation section 3...Cooling Parts 5*, 5b...Heat exchanger agent Mitsuyoshi Ezaki agent Mitsushi Ezaki Subaru J Konshu Cod Darkness (珈) Continued from page 1 Priority claim 6 August 13, 1984 [phase] West Germany (
D E ) @P3429736. '. 0 Inventor Liorfgang Flo, Rimmeltonstrasse, Federal Republic of Germany, 46 @ Inventor Melt-Noin 1 Kose, Federal Republic of Germany, 43 0 Inventor Martin Messler Rimmeltonstrasse, Federal Republic of Germany Pusumi Issutsuhi, Arteitzreliestrarun, Farsanenweke, 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 流入するガス混合物の方向で延びている長さLに
わたってクリプトンと窒素とを吸着する吸着剤で充たさ
れていてかつガス混合物の吸着の後ガス状の、吸着コラ
ム全ガス混合物と同じ方向で流過する洗浄剤で脱着され
る。 吸着コラム内でクリプトン以外に特に窒素を含んでいる
ガス混合物からクリプトンを吸着によシ分離するための
方法において、吸着コラムのガス入口から始まって、洗
浄剤での吸着コラムの脱着の際互いに別個に先ず窒素の
みを、後にクリプトンを吸着コラムのガス出口から取り
出すことが可能であるような全吸着コラム長さLの部分
長さLOに6たってのみクリプトンでの吸着剤の負荷を
行うことt特徴とする。上□配力法。 2 吸着戸ラムをガス出口を閉じた状態でガス混合物で
所定のガス圧力に達する迄負荷し。 □所定のガス圧力が達せられた後ガス混合物の供給を遮
断し、かつ引き続き吸着コラムをガス出口を開い良状態
で洗浄し、この場合ガス出口から流出する洗浄ガスを窒
素と共に窒素導管内に、引′き続き洗浄ガスをクリプト
ンと共にクリプトン導管内に供給する、特許請求の範囲
第1項に記載の方法。 五 吸着コラムを室温で負荷する。特許請求の範囲第2
項に記載の方法。 屯 吸着コラムを負荷する際冷却する。特許請求の範囲
第2項に記載の方法。 & 吸着コラムを大気圧で脱着する、特許請求の範囲第
1項から第4項のいずれか一つに記載の方法。 & 脱着の際洗浄ガスとしてヘリウムを特徴する特許請
求の範囲第1項から第5項のいずれか一つに記載の方法
。 l 脱着された吸着コラムを新たに負荷する以前にこの
吸着コラムのガス入口と出口とを特徴する特許請求の範
囲第1項から第6項までのいずれか一つに記載の方法。 a 相前後して接続されている二つの吸着コラムを備え
ていて、これらの吸着コラムの吸着剤が吸着を行うため
に室温以下に冷却可能であり、かつ脱着のために加熱可
能である、流入するガス混合物の方向に延びている長さ
LKわたってクリプトンと窒素とを吸着する吸着剤で充
たされていてかつガス混合物の吸着の後ガス状の、吸着
コラムをガス混合物と同じ方向で流過する洗浄剤で脱着
される、吸着コラム内でクリプトン以外に特に窒素を含
んでいるガス混合物からクリプトンを吸着により分離す
るだめの方法であって、吸着コラムのガス入口から始ま
って、洗浄剤での吸着コラムの脱着の際互いに別個に先
ず窒素のみを、後にクリプトン全吸着コラムのガス出口
から取り出すことが可能であるような全吸着コラム長さ
Lの部分長さり、にゎたってのみクリプトンでの吸着剤
の負荷全行う方法を冥施するための装置において、吸着
コラムの各々の前方に浄化すべきガス混合*’t−予冷
却するための熱交換器が接続されていることを特徴とす
る。上記装置。 9 流入するガス混合物の方向で延びている長さしにわ
たってクリプトンと窒素とを吸着する吸着剤で元たされ
ていてかつガス混合物の吸着の後ガス状の、吸着コラム
をガス混合物と同じ方向で流過する洗浄剤で脱着される
。 吸着コラム内でクリプトン以外に特に窒素を含んでいる
ガス混合物からクリプトンを吸着により分離するための
方法において、吸着の際キセノンtも第1の吸着工程膜
内で一第2の吸着工程段におけるクリプトンの場合と同
様に一第1の吸着工程段の、脱着の際キセノンを取り出
し得るような部分長さにわたってのみ吸Mk行うこと、
および第1の吸着工程段の吸着剤を一130℃よシ低く
ない温度に、かつ第2の吸着工程段の吸着剤t−−15
0’C−−180”0間の温度範囲の温度に冷却するこ
と、および両吸着工程段の吸着剤を脱着を行うため洗浄
剤の供給の下に段階的に加熱し、この場合室温以下で先
ず突気成分とクリプトンとが分離されて第2の吸着工程
段のガス出口から流去するように温度段階を調節し、I
R2の吸着工程段の出口においてクリプトンが破壊し死
後キセノンを脱着するために室温以上の加熱を行うこと
1に%徴と゛する。上記方法。 1α 第2の吸着工程段の出口においてクリプトンが破
壊する迄第1の吸着工程段’1−20’Cより高くない
温度に、第2の吸着工程’i −50℃よル高くない温
度に加熱する、特許請求の範囲第8項に記載の方法。 11、吸着工程段のための加熱速度をクリプトンが破壊
する迄、吸着剤内で平坦な温度プロフィルが形成するよ
うに調節する。!許請求の範囲第8項或いは第9項に記
載の方法。 12、吸着作業の際第2の吸着工程段のガス出口から流
去する浄化されたガス混合物を第1の吸着工程段を冷却
するのに使用する、特#!f績求の範囲第8項から第1
0項のいずれが一つに記載の方法。 IS 相前後して接続されている二つの吸着コラム内備
えていて、これらの吸着コラムの吸着剤が吸着を行うた
めに室温以下1c冷却可能であシ、かつ脱着のために加
熱可能である、流入するガス混合物の方向で延びている
長さLにわたってクリプトンと窒素と全吸着する吸着剤
で光たされていてかつガス混合物の吸着の後ガス状の、
吸着コラムをガス混合物と同じ方向で流過する洗浄剤で
脱着される。吸着コラム内でクリプトン以外に特に窒素
を含んでいるガス混合物からクリプトン全吸着にょ9分
離するための方法であって、吸着の際キセノン全も第1
の吸着工程膜内で一第2の吸着工程段におけるクリプト
ンの場合と同様に一第1の吸着工程段の、脱着の際キセ
ノンを取り出し得るような部分長さにわたってのみ吸着
を行うこと、および第1の吸着工程段の吸着剤を一13
0℃よυ低くない温度に。 かつ第2の゛吸着工程段の吸着剤を一150℃−−18
0℃間の温度範囲の温度に冷却すること、および両吸着
工程段の吸着剤を脱着を行うため洗浄剤の供給の下に段
階的に加熱し、この場合室温以下で先ず空気成分とクリ
プトンとが分離されて第2の吸着工程段のガス出口から
流去するように温度段階を調節し、第2の吸着工程段の
出口においてクリプトンが破壊した後キセノン會脱着す
る九めに室温以上の加熱を行うこと方法t−実施するた
めの装置において、吸着コラムの各々の前方に浄化すべ
きガス混合物を予冷却するための熱交換器が接続されて
いるととf:!!#徴とする。上記装置。
[Claims] 1. An adsorption column filled with an adsorbent for adsorbing krypton and nitrogen over a length L extending in the direction of the incoming gas mixture and which is gaseous after adsorption of the gas mixture. It is desorbed with a cleaning agent flowing in the same direction as the entire gas mixture. In a method for the adsorption separation of krypton from a gas mixture containing, in addition to krypton, in particular nitrogen, in an adsorption column, starting from the gas inlet of the adsorption column and separating them from each other during desorption of the adsorption column with a cleaning agent. The loading of the adsorbent with krypton is carried out only after a partial length LO of the total adsorption column length L, such that first only nitrogen and later krypton can be removed from the gas outlet of the adsorption column. shall be. Top□Power distribution method. 2 Load the suction door ram with a gas mixture with the gas outlet closed until a predetermined gas pressure is reached. □ After the predetermined gas pressure has been reached, the supply of the gas mixture is cut off and the adsorption column is subsequently cleaned in good condition with the gas outlet opened, in which case the cleaning gas flowing out from the gas outlet is transferred together with nitrogen into the nitrogen conduit. 2. A method as claimed in claim 1, in which cleaning gas is subsequently supplied together with krypton into the krypton conduit. 5. Load the adsorption column at room temperature. Claim 2
The method described in section. Tun Cool the adsorption column when loading it. A method according to claim 2. & A method according to any one of claims 1 to 4, wherein the adsorption column is desorbed at atmospheric pressure. & A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that helium is used as cleaning gas during desorption. 1. A method according to claim 1, characterized in that the gas inlets and outlets of the desorbed adsorption column are removed before it is reloaded. a. Two adsorption columns connected in series, the adsorbents of which can be cooled below room temperature for adsorption and heated for desorption; The adsorption column is filled with an adsorbent for adsorbing krypton and nitrogen over a length LK extending in the direction of the gas mixture and is gaseous after adsorption of the gas mixture. A method for the adsorption separation of krypton from a gas mixture containing, in addition to krypton, in particular nitrogen, in an adsorption column, which is desorbed with a cleaning agent, starting from the gas inlet of the adsorption column and desorbing with a cleaning agent. During the desorption of the adsorption columns, a partial length of the total adsorption column length L is obtained, such that it is possible to first take off only the nitrogen and later from the gas outlet of the entire krypton adsorption column, separately from each other. An apparatus for carrying out the method of full loading of adsorbent, characterized in that a heat exchanger for pre-cooling the gas mixture to be purified is connected in front of each adsorption column. . The above device. 9. In the same direction as the gas mixture, the adsorption column is made up of an adsorbent adsorbing krypton and nitrogen over a length extending in the direction of the incoming gas mixture and is gaseous after adsorption of the gas mixture. It is desorbed by the flowing cleaning agent. In a method for separating krypton by adsorption from a gas mixture containing, in addition to krypton, in particular nitrogen, in an adsorption column, xenon t is also added to the krypton in the first adsorption step membrane in the first adsorption step. As in the case of (1), the absorption Mk is carried out only over the partial length of the first adsorption stage from which xenon can be taken out during desorption;
and the adsorbent of the first adsorption stage to a temperature not lower than -130°C, and the adsorbent of the second adsorption stage t--15
cooling to a temperature in the temperature range between 0'C and 180'0 and heating the adsorbents of both adsorption stage stages stepwise under the supply of detergent for desorption, in this case below room temperature. First, the temperature stage is adjusted so that the gust component and krypton are separated and flowed out from the gas outlet of the second adsorption stage, and the I
In order to destroy krypton and desorb xenon after death at the outlet of the adsorption stage of R2, heating above room temperature is required. The above method. 1α Heating to a temperature not higher than the first adsorption stage '1-20'C until krypton is destroyed at the outlet of the second adsorption stage, and heating to a temperature not higher than -50 °C in the second adsorption stage 'i. 9. The method according to claim 8. 11. Adjust the heating rate for the adsorption stage to create a flat temperature profile within the adsorbent until the krypton is destroyed. ! A method according to claim 8 or 9. 12. Use of the purified gas mixture flowing out of the gas outlet of the second adsorption stage during the adsorption operation to cool the first adsorption stage; f Scope of Performance Request Items 8 to 1
The method described in any one of item 0. IS comprises two adsorption columns connected in series, the adsorbents in these adsorption columns being capable of being cooled to 1C below room temperature for adsorption and heating for desorption; over a length L extending in the direction of the incoming gas mixture, the gaseous,
It is desorbed with a cleaning agent flowing through the adsorption column in the same direction as the gas mixture. A method for separating krypton by total adsorption from a gas mixture containing nitrogen in addition to krypton in an adsorption column, in which total xenon is also removed first during adsorption.
As in the case of krypton in the second adsorption step, adsorption is carried out only over a partial length of the first adsorption step from which xenon can be removed during desorption, and The adsorbent of the 1st adsorption process stage is 113
The temperature is not lower than 0℃. And the adsorbent in the second adsorption stage is heated to -150℃--18℃.
cooling to a temperature in the temperature range between 0°C and heating the adsorbent in both stages of the adsorption process stepwise with the supply of cleaning agents for desorption, in which case the air components and krypton are first separated below room temperature. The temperature stage is adjusted so that the krypton is separated and flows out from the gas outlet of the second adsorption stage, and the xenon is desorbed after the krypton is destroyed at the exit of the second adsorption stage. In the apparatus for carrying out the method, a heat exchanger for precooling the gas mixture to be purified is connected upstream of each adsorption column, and f:! ! # sign. The above device.
JP60108468A 1984-05-22 1985-05-22 Method and device for separating krypton from krypton/nitrogen-gas mixture through adsorption Pending JPS60260411A (en)

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DE3429736.7 1984-08-13

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