JPS62102075A - Manufacture of krypton-xenon concentrate and gassy oxygen product - Google Patents
Manufacture of krypton-xenon concentrate and gassy oxygen productInfo
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- JPS62102075A JPS62102075A JP23774385A JP23774385A JPS62102075A JP S62102075 A JPS62102075 A JP S62102075A JP 23774385 A JP23774385 A JP 23774385A JP 23774385 A JP23774385 A JP 23774385A JP S62102075 A JPS62102075 A JP S62102075A
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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】
本発明は、クリプトン−キセノン濃縮物の製造法に関し
、特に、クリプトン−キセノン濃縮物が高効率で製造さ
れそして希土類ガスを実質上含まないガス状酸素生成物
も製造されるような改良法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a krypton-xenon concentrate, and more particularly, a method for producing a krypton-xenon concentrate with high efficiency and also producing a gaseous oxygen product substantially free of rare earth gases. Regarding improvement methods such as
クリプトン及びキセノンは、多くの用途においてその需
要が増加しつ\ある。クリプトンは、長寿命ランプ及び
自動車用ランプを含めた高品質照明器具において広く使
用されている。キセノンは、特殊X線装置を含めた医療
用途で使用されている。Krypton and xenon are in increasing demand for many applications. Krypton is widely used in high-quality lighting equipment, including long-life lamps and automotive lamps. Xenon is used in medical applications, including special x-ray equipment.
これらのガスの両方とも、多くの実験及び研究用途にお
いて一般に使用されている。Both of these gases are commonly used in many experimental and research applications.
クリプトン及びキセノンの主な源は大気である。The main source of krypton and xenon is the atmosphere.
大気中の空気は、約11 ppmのクリプトン及び約1
08 ppmのキセノンを含有する。一般には、クリプ
トン及びキセノンは、空気を酸素及び窒隼に分離する総
合空気分離プロセスに関連して空気から回収される。Atmospheric air contains about 11 ppm of krypton and about 1
Contains 0.8 ppm of xenon. Generally, krypton and xenon are recovered from air in connection with an integrated air separation process that separates air into oxygen and nitrogen.
クリプトン及びキセノンの低い蒸気圧によって、これら
のガスは、空気分離の間に窒素中よりもむしろ酸素中に
濃縮する。酸素中での大気中のクリプトン及びキセノン
の濃縮は、酸素が大気中の空気の僅か約−を占めるので
それらの濃度を5倍増大する。クリプトン及びキセノン
を更に濃縮させてそれらを希土類ガス回収装置で効率的
に回収することができるようにするのが望ましい。Due to the low vapor pressure of krypton and xenon, these gases concentrate in oxygen rather than nitrogen during air separation. Concentration of atmospheric krypton and xenon in oxygen increases their concentration by a factor of five, since oxygen makes up only about -1 of atmospheric air. It is desirable to further concentrate krypton and xenon so that they can be efficiently recovered in rare earth gas recovery equipment.
一般には、空気分離プロセスからガス状酸素を製造する
ことが望まれる。先に記載したように、クリプトン及び
キセノンは酸素中に濃縮する。それ故に、ガス状酸素生
成物を製造し且つクリプトン及びキセノンを更に濃縮さ
せるだめには、濃縮プロセスを通してガス状酸素の全量
を送らなければならない。典型的な濃縮プロセスには、
ストリッピング塔が関連する。ガス状酸素生成物全体を
ストリッピング塔に通さなければならないので、ストリ
ッピング塔は比較的大型でなければならない。更に、ス
トリッピング塔を通る酸素は圧力降下を受け、このため
に、もし酸素生成物を高圧で望むならば費用のか\る圧
縮が加わる。これは、投下資本及び操作コストの両方の
面で費用がかさむ。It is generally desired to produce gaseous oxygen from an air separation process. As mentioned above, krypton and xenon condense in oxygen. Therefore, in order to produce a gaseous oxygen product and further concentrate the krypton and xenon, the entire amount of gaseous oxygen must be sent through the enrichment process. A typical enrichment process includes
Stripping towers are involved. Since the entire gaseous oxygen product must be passed through the stripping column, the stripping column must be relatively large. Additionally, the oxygen passing through the stripping column undergoes a pressure drop, which adds costly compression if high pressure of the oxygen product is desired. This is expensive both in terms of invested capital and operating costs.
それ故に、ガス状酸素を生成するがしかし通常の方法で
これまで必要と考えられていたよりも有意に小型のスト
リッピング塔を用いることができるクリプトン−キセノ
ン濃縮法を持つことは極めて望ましいだろう。Therefore, it would be highly desirable to have a krypton-xenon enrichment process that produces gaseous oxygen but can use significantly smaller stripping columns than previously thought necessary in conventional processes.
それ故に、本発明の目的は、クリプトン−キセノン濃縮
物を製造するだめの改良法を提供することである。It is therefore an object of the present invention to provide an improved process for producing krypton-xenon concentrates.
本発明の他の目的は、クリプトン−キセノン濃縮物を製
造ししかも希土類ガスを実質上含まないガス状酸素生成
物も製造する改良法を提供することである。It is another object of the present invention to provide an improved process for producing krypton-xenon concentrates while also producing gaseous oxygen products that are substantially free of rare earth gases.
本発明の更に他の目的は、通常の方法で使用されるよυ
も有意に小型のス) IJッピング塔を用いて、クリプ
トンキセノン濃縮物及びガス状酸素生成物を製造するた
めの改良法を提供することである。Yet another object of the invention is to
It is an object of the present invention to provide an improved method for producing krypton-xenon concentrate and gaseous oxygen products using a significantly smaller IJ tower.
発明の桑要
上記の目的及び当業者には本明細書の通読時に明らかに
なる他の目的は、
クリプトンキセノン濃縮物の製造及び希土類ガスを実質
上含まないガス状生成物の回収のための方法であって、
1)酸素、クリプトン及びキセノンを含む供給原料液を
再沸帯域に供給して再沸液を形成し、2)前記再沸液を
部分気化させて蒸気及び液状クリプトン−キセノン濃縮
物を生成し、3)クリプトン−キセノン濃縮物を回収し
、4)ストリッピング塔に前記蒸気中におけるよ)も低
いクリプトン−キセノン濃度を有する還流液を導入し、
5)ストリッピング塔において下流する還流液、に対向
させて前記蒸気を送り、
6)前記蒸気からクリプトン及びキセノンを還流液中に
ストリッピングしてリーン蒸気及びよりリッチな液を生
成し、
7)前記のよp +)ツチな液を再沸帯域に送って再沸
液の一部分を形成し、
8)ストリッピング塔からリーン蒸気を抜き出し、そし
て
9)抜き出したリーン蒸気を、希土類ガスを実質上含ま
ないガス状生成物として回収する、ことを含む方法、
によって達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The foregoing objects and other objects which will be apparent to those skilled in the art upon reading this specification provide a method for the production of krypton-xenon concentrates and the recovery of gaseous products substantially free of rare earth gases. 1) feeding a feedstock liquid containing oxygen, krypton, and xenon to a reboil zone to form a reboil liquid; and 2) partially vaporizing the reboil liquid to form a vapor and liquid krypton-xenon concentrate. 3) recovering a krypton-xenon concentrate; 4) introducing into a stripping column a reflux liquid having a lower concentration of krypton-xenon than in said vapor; and 5) producing a reflux stream downstream in the stripping column. 6) stripping the krypton and xenon from the vapor into a reflux liquid to produce a lean vapor and a richer liquid; 7) producing a lean vapor and a richer liquid; 8) extracting lean vapor from the stripping column to form a portion of the reboiling liquid; and 9) recovering the extracted lean vapor as a gaseous product substantially free of rare earth gases. , a method comprising: .
本明細書において用いる用語「希土類ガスJは、クリプ
トン及びキセノンを意味する。The term "rare earth gas J" as used herein means krypton and xenon.
本明細書において用いる用語「リーン」、「よシリーン
な」、「リッチ」及び「よシリッチな」は、特に記して
いない限り希土類ガスの濃度を表わす。As used herein, the terms "lean,""lean,""rich," and "rich" refer to concentrations of rare earth gases, unless otherwise specified.
本明細書において用いる用語「再沸帯域」は、流入する
液体が間接的に加熱されこれによって部分気化されてガ
ス及び残留液を生成するような熱交換帯域を意味する。As used herein, the term "reboil zone" refers to a heat exchange zone in which incoming liquid is indirectly heated and thereby partially vaporized to produce gas and residual liquid.
これによって、残留液は流入する液体中に存在する揮発
性の低い成分中に富化される。This enriches the residual liquid in the less volatile components present in the incoming liquid.
本明細書において用いる用語「間接的熱交換」は・2つ
の流体流れを互いに物理的に接触又は混合させずに熱交
換関係にすることを意味する。As used herein, the term "indirect heat exchange" means - bringing two fluid streams into a heat exchange relationship without physically contacting or mixing with each other.
本明細書において用いる用語「平衡段階」は、気−液接
触段階を出る蒸気及び液体が物質移動平衡状態にあるよ
うな気−液接触段階を意味する。As used herein, the term "equilibrium stage" refers to a gas-liquid contacting stage in which the vapor and liquid exiting the gas-liquid contacting stage are in mass transfer equilibrium.
液相及び気相に対してトレー又はプレート即ち個別的な
接触段階を使用する分離塔について言えば、平衡段階は
理論トレー又はプレートに相当する。For separation columns that use trays or plates, ie separate contact stages, for the liquid and gas phases, the equilibrium stage corresponds to the theoretical tray or plate.
バンキング即ち液相及び気相の連続接触を使用する分離
塔について言えば、平衡段階は、1個の理論プレートに
等しい塔バッキングのその高さに相当する。実際の接触
段@即ちトレー、プレート又はバッキングは、その物質
移動効率に依存して平衡段階に相当する。For separation columns that use banking or continuous contact of liquid and gas phases, the equilibration stage corresponds to that height of the column backing that is equal to one theoretical plate. The actual contact stage @ tray, plate or backing corresponds to the equilibrium stage depending on its mass transfer efficiency.
本明細書で用いる用語「塔」は、蒸留又は分別塔、即ち
、例えば塔内に配置された一連の垂直方向に離匝したト
レー又はプレート上で又は別法として塔に充填されたバ
ッキング部材上で気相及び液相を接触させることによる
が如くして液相及び気相を向流接触させて流体混合物の
分離を行なうような接触塔又は帯域を意味する。分別塔
の詳、細な説明については、アール・エイチ・ベリー及
びシー・エイチ・チルトン氏板集「ザ・ケミカル・エン
ジニャーズ・へンドプツク(th@ChemicalE
ngineer’s Handbook )、第五版」
(米国ニューヨーク州所在のマクグロー・ヒル・ブック
・カンバー−)、°デスチレーション(DIstIll
atlon )”、ビー・デー・スミス氏姓、第13−
3頁、ザ・コンティニュアス吻テスチレーション・プロ
セス(The Continuous Dlst目1a
tion Process )を参照されたい。As used herein, the term "column" refers to a distillation or fractionation column, i.e., on a series of vertically disjoint trays or plates disposed within the column, or alternatively on backing members packed into the column. means a contacting column or zone in which separation of a fluid mixture is effected by contacting the liquid and gas phases countercurrently, such as by contacting the gas and liquid phases at a temperature. For details and a detailed explanation of the separation tower, please refer to the board collection by R.H. Berry and C.H. Chilton, “The Chemical Engineers
ngineer's Handbook), 5th edition"
(McGraw-Hill Book Cover, New York, USA), °Destillation (DIstIll)
atlon)”, B.D. Smith surname, No. 13
Page 3, The Continuous Proboscis Testillation Process
tion Process).
本明細書における用語「二重塔」は、低圧塔の下方端と
熱交換関係にある上方端を有する高圧塔を意味する。二
重塔の詳細な説明については、ルヒマン氏の“ザ・セパ
レーション・オブ・ガセズ(The 5eparati
on of Gaaea ” (オツクスフオー 。The term "double column" as used herein means a high pressure column having an upper end in heat exchange relationship with the lower end of the lower pressure column. For a detailed explanation of the double tower, see Mr. Luchmann's “The Separation of Gases”.
on of Gaaea” (Oxford).
ド・ユニバーシティ・プレス、1949)、第■章、“
工築的空気分離°及びバロン氏の“クリオゲニツク・シ
ステムズ(CryogenIc Systems )
”(マクグロー・ヒル・インコーホレーテッド、196
6)、第230頁、“空気分離糸°に見い出される。University Press, 1949), Chapter ■, “
Architectural Air Separation° and Mr. Baron's “CryogenIc Systems”
” (McGraw-Hill Incorporated, 196
6), page 230, “Air Separation Thread°”.
詳細な記述
添付図面を参照しながら本発明の方法を群細に説明する
。DETAILED DESCRIPTION The method of the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
と\で第1図を説明すると、二酸化炭素及び水蒸気の如
き高vμ点不純物を予め除去した冷却され加圧された供
給原料空気12は、75〜300psia好ましくは7
5x150psia(1)範囲内の圧力で操作する高圧
塔19に導入される。冷却及び浄化工程並びに返送流れ
との熱交換の如き他の工程は第1図には例示されていな
い。と云うのは、か\るプロセス工程は、周知の慣用工
程であって本発明の一部分を構成しないからである。Referring to FIG.
It is introduced into a high pressure column 19 operating at a pressure in the range of 5x150 psia (1). Other steps such as cooling and purification steps and heat exchange with the return stream are not illustrated in FIG. This is because such process steps are well known and conventional and do not form part of the present invention.
高圧塔19内では、供給原料空気は、窒素リッチ蒸気2
3及び酸素冨化液20に予備分離される。In the high pressure column 19, the feed air is a nitrogen-rich vapor 2
3 and an oxygen-enriched liquid 20.
液20は、弁21によって膨張されそして供給原料22
として低圧塔17に導入される。この低圧塔17は、1
5〜100 pafa好ましくii:15〜30 pa
faの範囲内の圧力で操作される。Liquid 20 is expanded by valve 21 and feedstock 22
It is introduced into the low pressure column 17 as a liquid. This low pressure column 17 has 1
5-100 pafa preferably ii: 15-30 pa
It is operated at pressures within the range of fa.
窒素リッチ蒸気26は管路24を経て凝縮器18に送ら
れ、と\でそれは、低圧塔17の底部からの再沸液との
間接的熱交換によって凝縮される。得られた凝縮された
窒素リッチ流れ60は、流れ26(これは、弁30によ
って膨張されて流れ31として塔17に還流液として送
られる)と、流れ27(これは、還流液として塔19に
送られる)とに分割される。Nitrogen-rich vapor 26 is sent via line 24 to condenser 18 where it is condensed by indirect heat exchange with reboil liquid from the bottom of low pressure column 17. The resulting condensed nitrogen-rich stream 60 is combined into stream 26 (which is expanded by valve 30 and sent as reflux to column 17 as stream 31) and stream 27 (which is sent as reflux to column 19). sent) and divided into
第1図はまた、塔17への低圧供給原料空気流れ13も
例示する。この空気流れ13は、プラントの冷凍展開か
ら得られるような空気分離プロセスの温暖端部から得る
ことが可能である。塔17内では、各流入流れは、低温
冷却精留によって分離されて窒素流れ14及び酸素生成
物を生成する。FIG. 1 also illustrates a low pressure feed air stream 13 to column 17. This air stream 13 may be obtained from the warm end of the air separation process, such as from a refrigeration deployment of the plant. Within column 17, each inlet stream is separated by cryogenic rectification to produce nitrogen stream 14 and an oxygen product.
窒素流れ14は、全部若しくは一部分回収することがで
き、又は大気に放出させることができる。Nitrogen stream 14 can be recovered in whole or in part, or can be vented to the atmosphere.
先に記載したように、供給原料空気中のクリプトン及び
キセノンの実質上全部が窒素中におけるよりもむしろ酸
素中において濃縮する。第1図は、酸素中のクリプトン
及びキセノンを液状酸素部分中で更に濃縮させこれによ
って酸素の大部分を塔17から直接に希土類ガスを比較
的含まないガス状醐素生成物として回収することが可能
になるような特に好ましい具体例を例示する。これは、
凝縮器18において残液が凝縮性窒素に当って再沸され
るところの塔17の溜め−よりも少なくとも1個好まし
くは少なくとも2個の平衡段階又は実際トレーよシ上方
において塔17からガス状酸素を流れ37として抜き取
ることによって達成される。As previously noted, substantially all of the krypton and xenon in the feed air is concentrated in oxygen rather than in nitrogen. FIG. 1 shows that the krypton and xenon in the oxygen can be further concentrated in the liquid oxygen portion, thereby recovering most of the oxygen directly from column 17 as a gaseous phosphorus product that is relatively free of rare earth gases. A particularly preferable specific example that makes it possible will be exemplified below. this is,
Gaseous oxygen is removed from the column 17 at least one, preferably at least two equilibration stages or indeed above the trays, from the sump of the column 17 in which the bottom liquid is reboiled against condensable nitrogen in the condenser 18. This is accomplished by drawing off as stream 37.
第1図では、トレー32は底部トレーであシ、トレー3
3は次の高い方のトレーであシそしてトレー54はこの
順序における三番目のトレーである。In FIG. 1, tray 32 is the bottom tray and tray 32 is the bottom tray.
3 is the next higher tray and tray 54 is the third tray in the order.
理解されるように、酸素生成物流れ37はトレー33と
トレー34との間で抜き取られる。この態様で、クリプ
トン及びキセノンは両方とも酸素よりも低い蒸気圧を有
するので、クリプトン及びキセノンの大半は液体酵素中
にと寸まシそして溜め中に運び込まれ、かくして希土類
ガスを比較的含まない流れ37が流出する。As will be appreciated, oxygen product stream 37 is withdrawn between trays 33 and 34. In this manner, since krypton and xenon both have lower vapor pressures than oxygen, most of the krypton and xenon are carried into the liquid enzyme and into the reservoir, thus producing a stream relatively free of rare earth gases. 37 flows out.
先に記載したように、供給原料中のクリプトン及びキセ
ノンの大部分は、塔17の溜めの液体中に含有される。As previously mentioned, the majority of the krypton and xenon in the feed is contained in the liquid in the column 17 sump.
この液体は、本発明のクリプトン−キセノン濃縮法に対
する供給原料の理想的な源である。This liquid is an ideal source of feedstock for the krypton-xenon enrichment process of the present invention.
再び第1図を説明すると、酸素、クリプトン及びキセノ
ンを含有する液体流れ36は、再沸帯域44に送給され
て再沸液61を形成する。再沸帯域44は、ストリッピ
ング塔38とは別個のものであってよく又はその中にあ
ってもよい。流れ36の如き供給液中のクリプトン及び
キセノンの濃度は任意の有効濃度であってよいが、しか
し一般には、液体供給流れ中においてクリプトンの濃度
は少なくとも10 ppm好ましくは少なくとも20
ppmであシ、そしてキセノンの濃度は少なくとも1
ppm好ましくは少なくとも2 ppmである。Referring again to FIG. 1, liquid stream 36 containing oxygen, krypton and xenon is delivered to reboil zone 44 to form reboil liquid 61. Referring again to FIG. Reboiling zone 44 may be separate from stripping column 38 or within it. The concentration of krypton and xenon in the feed liquid, such as stream 36, may be any effective concentration, but generally the concentration of krypton in the liquid feed stream will be at least 10 ppm, preferably at least 20 ppm.
ppm, and the concentration of xenon is at least 1
ppm preferably at least 2 ppm.
再沸帯域44では、液体61は部分気化されて蒸気を生
成し、これは残留する液体よりも低い希土類含量を有す
る。この蒸気41は、ストリッピング塔38に送られて
塔を上流する。比較的高いクリ1トン及びキセノン含量
を有する残留液は、希土類ガスを含有する液状濃縮物生
成物16として抜き出される。典型的には、濃縮物16
中のクリプトン濃度は少なくとも200 ppm好まし
くは少なくとも400 ppmであシ、そして濃縮物1
6中のキセノン濃度は少なくとも1s ppm好ましく
は少なくとも50 ppmである。In reboiling zone 44, liquid 61 is partially vaporized to produce vapor, which has a lower rare earth content than the remaining liquid. This vapor 41 is sent to the stripping column 38 and flows upstream through the column. The residual liquid, which has a relatively high chloride and xenon content, is withdrawn as a liquid concentrate product 16 containing rare earth gases. Typically, concentrate 16
The concentration of krypton in the concentrate is at least 200 ppm, preferably at least 400 ppm, and the concentration of
The xenon concentration in 6 is at least 1 s ppm, preferably at least 50 ppm.
また、第1図は、関連する二重塔空気分離プラントから
の高圧窒素リッチ蒸気を用いて再沸帯域における部分気
化を実施するところの特に好ましい具体例を例示する。FIG. 1 also illustrates a particularly preferred embodiment in which partial vaporization in the reboiler zone is carried out using high pressure nitrogen-rich steam from an associated double column air separation plant.
第1図を説明すると、窒素リッチ蒸気23の一部分25
はリボイラー凝縮器43に送られ、と−でそれは部分気
化する再沸液61との間接的熱交換によって凝縮される
。得られた凝縮窒素流れ28は、還流液として塔19に
送られる。便宜上、流れ28は、主凝縮器18からの液
体窒素と合流させて塔19に送るだめの合流流れ29を
形成することができる。To explain FIG. 1, a portion 25 of the nitrogen-rich steam 23
is sent to reboiler condenser 43, where it is condensed by indirect heat exchange with partially vaporized reboiler liquid 61. The resulting condensed nitrogen stream 28 is sent to column 19 as a reflux liquid. Conveniently, stream 28 can be combined with liquid nitrogen from main condenser 18 to form a combined stream 29 that is sent to column 19 .
ストリッピング塔3日(l′i、15〜100 psl
a好ましくは15〜30 pslaの範囲内の圧力で操
作され、そして蒸気41中のクリプトン及びキセノンの
有意部分好ましくは実質上全部を下流液中にストリッピ
ングする働きをする。流入する下流ストリッピング液は
蒸気41よりも低いクリプトン−キセノン濃度を有しな
けれはならず、好ましくはこの還流液が塔に入るときの
その中のクリプトン−キセノン濃度は約3ppmよりも
低い。還流又はストリッピング液のための都合のよい源
は、二重塔空気分離プラントである。第1図は、ガス状
酸素生成物流れ37が取られるところの点よりも上方で
流体流れ35を抜き取るところの特に好ましい具体例を
例示する。この態様で、液体流れ35は低いクリプトン
−キセノン濃度を有する。Stripping tower 3 days (l'i, 15-100 psl
a is preferably operated at a pressure in the range of 15 to 30 psla and serves to strip a significant portion, preferably substantially all, of the krypton and xenon in the vapor 41 into the downstream liquid. The incoming downstream stripping liquid must have a lower krypton-xenon concentration than the vapor 41, and preferably the krypton-xenon concentration in this reflux liquid as it enters the column is less than about 3 ppm. A convenient source for the reflux or stripping liquid is a double column air separation plant. FIG. 1 illustrates a particularly preferred embodiment in which fluid stream 35 is withdrawn above the point from which gaseous oxygen product stream 37 is withdrawn. In this manner, liquid stream 35 has a low krypton-xenon concentration.
塔58内では、蒸気41は下流液55に対向して通され
、そして蒸気41からのクリプトン及びキセノンはその
下流液中にストリッピングされる。Within column 58, vapor 41 is passed against downstream liquid 55 and the krypton and xenon from vapor 41 are stripped into the downstream liquid.
得られたよシリッチな液体39は、再沸帯域44に送ら
れて再沸液61の一部分を形成する。第1図は、よl)
リッチな液体39が供給液36と合流されて液体40を
形成しそしてこの合流液が再沸帯域44に送られて再沸
液61を形成するところの便利な配置を例示する。The resulting rich liquid 39 is sent to the reboil zone 44 to form a portion of the reboil liquid 61 . Figure 1 is shown in Figure 1)
A convenient arrangement is illustrated in which rich liquid 39 is combined with feed liquid 36 to form liquid 40 and this combined liquid is sent to reboil zone 44 to form reboil liquid 61.
ストリッピング操作から生じるリーン蒸気は、塔38か
ら流れ42として抜き取られ、そして希土類ガスを実質
上台まないガス状生成物として回収される。第1図は、
リーン蒸気42が空気分離プロセスからのガス状酸素生
成物67と合流されそして得られた合流流れ15がガス
状醐素生成物として回収されるところの便利な配置を例
示する。Lean vapor resulting from the stripping operation is withdrawn from column 38 as stream 42 and recovered as a gaseous product substantially free of rare earth gas. Figure 1 shows
1 illustrates a convenient arrangement in which lean steam 42 is combined with gaseous oxygen product 67 from an air separation process and the resulting combined stream 15 is recovered as gaseous phosphorus product.
クリプトン−キセノン濃縮プロセスへの供給原料をスト
リッピング塔よりもむしろ再沸帯域に直接送ることによ
って、また再沸帯域からの蒸気のみをストリッピング塔
に通すところの本発明の限定された態様でストリッピン
グプロセスを実施することによって、通常のクリプトン
−キセノン濃縮プロセスで必要とされるよりもかなシ小
型のストリッピング塔を用いてクリプトン−キセノン濃
縮物及びガス状希土類不含酸素生成物を製造することが
できる。典型的には、このプロセス配置に対しては、ス
トリッピング塔への供給液部ち流れ35及び36は、プ
ラントからのび素生成物15の約20%である。従って
、ストリッピング塔は、通常の希土類ガス回収法の約1
15である蒸気流れ42を処理し、これによって通常の
酸素ガスストリッピング塔の常用流れ帯域の横断面流れ
面積の約115で済む。In a limited embodiment of the present invention, the feedstock to the krypton-xenon concentration process is sent directly to the reboil zone rather than the stripping column, and in a limited embodiment of the invention, where only the vapor from the reboil zone is passed to the stripping column. Producing krypton-xenon concentrates and gaseous rare earth-free oxygenated products using a much smaller stripping column than that required in conventional krypton-xenon concentration processes by carrying out a ripping process. I can do it. Typically, for this process configuration, the feed streams 35 and 36 to the stripping column are about 20% of the nitrogen product 15 from the plant. Therefore, the stripping tower is approximately 1/2
15 of the vapor stream 42, thereby requiring approximately 115 of the cross-sectional flow area of the conventional flow zone of a typical oxygen gas stripping column.
第1図に例示される特に好ましい具体例では、空気分離
プラントからの酸素の大部分はクリプトン−キセノン濃
縮プロセスを完全に迂回し、かくしてストリッピング塔
の処理量従って所要寸法が著しく減小されることが分か
る。一般には、再沸帯域への液体流れは、空気分離プラ
ントからの酸素の約5〜40%好ましくは約20%を含
有する。In a particularly preferred embodiment, illustrated in FIG. 1, the majority of the oxygen from the air separation plant completely bypasses the krypton-xenon enrichment process, thus significantly reducing the throughput and therefore size requirements of the stripping column. I understand that. Generally, the liquid stream to the reboiler zone contains about 5-40% and preferably about 20% of the oxygen from the air separation plant.
他の利益は、酸素ガス37の大部分が低圧塔17の圧力
レベルに維持されることである。ス) IJツピング塔
で処理されなければならない酸素生成物42の部分は、
ス) IJッピング塔を僅かに賜い圧力レベルで操作し
て塔の圧力降下を補うことによって平衡圧で返すことが
できる。よシ高い圧力レベルは、ストリッピング塔の高
さを低くしそして2つの供給液に対して静水液高さを用
いることによって容易に得ることができる。Another benefit is that most of the oxygen gas 37 is maintained at the pressure level of the low pressure column 17. ) The portion of the oxygen product 42 that must be treated in the IJ Tupping column is
) The IJ topping column can be operated at a slightly reduced pressure level to compensate for the column pressure drop and return to equilibrium pressure. Higher pressure levels can be easily obtained by reducing the height of the stripping column and using hydrostatic heights for the two feeds.
この方法の更に他の利益は、低圧塔Hめから抜き出され
た液体がその塔における炭化水素の堆積を回避する働き
をすることである。Yet another benefit of this process is that the liquid withdrawn from the low pressure column H serves to avoid hydrocarbon buildup in that column.
第1図の具体例は、クリプトン−キセノン濃縮プロセス
への供給原料が二重塔空気分離プラントから生じそして
酸素中で通常達成されるより以上にクリプトン−キセノ
ン濃度の増大を得るために供給原料が空気分離プラント
から取られるという点で特に好ましい。The embodiment of FIG. 1 shows that the feedstock to the krypton-xenon enrichment process originates from a double column air separation plant and that the feedstock is used to obtain an increase in krypton-xenon concentration beyond that normally achieved in oxygen. Particularly preferred in that it is taken from an air separation plant.
表■には、第1図の具体例に従って実施した本発明の方
法のコンピューターシミュレーションの結果が表記され
ている。このデータは、単なる例示の目的で提供するも
のであって、本発明を限定するものではない。略語“c
fh’は、周囲温度(70F)及び大気圧(14,7p
sia )において測定したときのftシhrを意味す
る。純度は、ppm容量が特定されていなければモル%
単位で定められている。流れの番号は第1図の番号に相
当する。Table 2 shows the results of a computer simulation of the method of the present invention carried out according to the specific example shown in FIG. This data is provided for illustrative purposes only and is not intended to limit the invention. Abbreviation “c”
fh' is the ambient temperature (70F) and atmospheric pressure (14,7p
ft shhr as measured at sia). Purity is mole % unless ppm capacity is specified.
It is defined in units. The flow numbers correspond to those in FIG.
表 I
流量、cfh 800 185
32温度、’K 95 95
95圧力、9tr ja 23 23
23純度
酸素、% 99.5 99.6
99.3クリプトン、ppm Q、5 39
.1 2.5キセノン、 ppm
2.5 −他のもの、% C
L5 CL4 CL799.5 99
.6 99.5 995 99.5−
27 − − 0
.2α5 α4 Q、4
0.5 115表1のデータによって例示さ
れるように、本発明の方法は、クリプトン−キセノン濃
縮物及び実質上希土類を含まないガス状歳素を効率的に
生成し、しかも濃縮プロセスへの供給原料がごく少ない
流量で済む。これは、濃縮プロセスの投下資本及び操作
コストの両方を有意に減少する。Table I Flow rate, cfh 800 185
32 temperature, 'K 95 95
95 pressure, 9tr ja 23 23
23 Purity Oxygen, % 99.5 99.6
99.3 krypton, ppm Q, 5 39
.. 1 2.5 xenon, ppm
2.5 - Others, % C
L5 CL4 CL799.5 99
.. 6 99.5 995 99.5-
27 - - 0
.. 2α5 α4 Q, 4
0.5 115 As exemplified by the data in Table 1, the process of the present invention efficiently produces krypton-xenon concentrate and gaseous nitrogen that is substantially free of rare earths while providing a convenient feed to the concentration process. Only a small flow rate of raw material is required. This significantly reduces both the capital investment and operating costs of the enrichment process.
本発明の方法を特定の具体例に関して詳細に説明したけ
れども、特許請求の範囲内に本発明の他の具体例が包含
されることを理解されたい。Although the method of the invention has been described in detail with respect to particular embodiments, it is to be understood that other embodiments of the invention are within the scope of the claims.
4図面のf、社章な説明
第1図は本発明の方法の1つの好ましい具体例の概略流
れ図である。Figure 1 is a schematic flow diagram of one preferred embodiment of the method of the present invention.
主要部を表わす参照数字は次の通戒である。The reference numbers representing the main parts of the precepts are as follows:
17:低圧塔 18:凝縮器 19:高圧塔 38:ストリツピング塔 43:凝縮器 44:再沸帯域17: Low pressure column 18: Condenser 19: High pressure tower 38: Stripping tower 43: Condenser 44: Reboiling zone
Claims (18)
スを実質上含まないガス状生成物の回収のための方法で
あつて、 1)酸素、クリプトン及びキセノンを含む供給原料液を
再沸帯域に供給して再沸液を形成し、2)前記再沸液を
部分気化させて蒸気及び液状クリプトン−キセノン濃縮
物を生成し、 3)クリプトン−キセノン濃縮物を回収し、4)ストリ
ッピング塔に前記蒸気中におけるよりも低いクリプトン
−キセノン濃度を有する還流液を導入し、 5)ストリッピング塔において下流する還流液に対向さ
せて前記蒸気を送り、 6)前記蒸気からクリプトン及びキセノンを還流液中に
ストリッピングしてリーン蒸気及びよりリッチな液を生
成し、 7)前記のよりリッチな液を再沸帯域に送つて再沸液の
一部分を形成し、 8)ストリッピング塔からリーン蒸気を抜き出し、そし
て 9)抜き出したリーン蒸気を、希土類ガスを実質上含ま
ないガス状生成物として回収する、ことを含む方法。(1) A method for producing a krypton-xenon concentrate and recovering a gaseous product substantially free of rare earth gases, comprising: 1) feeding a feed liquid containing oxygen, krypton, and xenon to a reboil zone; 2) partially vaporizing the reboiling liquid to produce a vapor and liquid krypton-xenon concentrate; 3) recovering the krypton-xenon concentrate; and 4) adding the krypton-xenon concentrate to a stripping column. introducing a reflux liquid having a krypton-xenon concentration lower than that in the vapor; 5) directing said vapor against the downstream reflux liquid in a stripping column; and 6) extracting krypton and xenon from said vapor into the reflux liquid. stripping to produce a lean vapor and a richer liquid; 7) passing the richer liquid to a reboiling zone to form a portion of the reboiling liquid; 8) withdrawing the lean vapor from the stripping column; and 9) recovering the extracted lean steam as a gaseous product substantially free of rare earth gases.
ppmである特許請求の範囲第1項記載の方法。(2) the krypton concentration in the feedstock liquid is at least 10;
The method according to claim 1, wherein the amount is ppm.
域へ送る前に供給原料液と合流される特許請求の範囲第
1項記載の方法。3. The method of claim 1, wherein the richer liquid from the stripping column is combined with the feed liquid before being sent to the reboiling zone.
内の圧力で操作される特許請求の範囲第1項記載の方法
。4. The method of claim 1, wherein the stripping column is operated at a pressure within the range of 15 to 100 psia.
度が少なくとも200ppmである特許請求の範囲第1
項記載の方法。(5) The concentration of krypton in the krypton-xenon concentrate is at least 200 ppm.
The method described in section.
帯域から取られる特許請求の範囲第1項記載の方法。6. The method of claim 1, wherein the feed liquid is taken from a heat exchange zone of a dual air separation process.
セスの低圧塔から提供され、そして供給原料液を取る点
よりも上方の点から取られる特許請求の範囲第6項記載
の方法。7. The method of claim 6, wherein the reflux liquid for the stripping column is provided from the lower pressure column of the double column process and is taken from a point above the point from which the feed liquid is taken.
も2つの平衡段階において低圧塔から取られる特許請求
の範囲第7項記載の方法。8. The process of claim 7, wherein reflux is taken from the lower pressure column in at least two equilibration stages above the heat exchange zone.
成物として回収される特許請求の範囲第6項記載の方法
。9. The method of claim 6, wherein a gaseous stream is withdrawn from the lower pressure column and recovered as an oxygen product.
した流れが回収される特許請求の範囲第9項記載の方法
。10. The method of claim 9, wherein lean steam is combined with a gaseous stream and the combined stream is recovered.
れ取る点と点との間の点で低圧塔から抜き出される特許
請求の範囲第9項記載の方法。11. The method of claim 9, wherein the gaseous stream is withdrawn from the lower pressure column at a point between the points taking up the feed liquid and the reflux liquid, respectively.
性窒素リッチ蒸気との間接的熱交換によつて実施される
特許請求の範囲第6項記載の方法。(12) A method according to claim 6, wherein the partial vaporization of the reboiling liquid is carried out by indirect heat exchange with condensable nitrogen-rich vapor taken from the high pressure column.
圧塔に戻される特許請求の範囲第12項記載の方法。13. The method of claim 12, wherein the resulting condensed nitrogen-rich stream is returned to the high pressure column as reflux liquid.
ガスを実質上含まないガス状生成物の回収のための方法
であつて、 1)熱交換関係にある高圧塔及び低圧塔を含む低温精留
空気分離プラントに供給原料空気を供給し、 2)熱交換関係にある帯域から酸素、クリプトン及びキ
セノンを含む第一の液体を抜き出し、この抜き出した液
体を再沸帯域に供給して再沸液を形成し、 3)前記再沸液を部分気化させて蒸気及び液状クリプト
ン−キセノン濃縮物を生成し、 4)クリプトン−キセノン濃縮物を回収し、5)第一の
液体を抜き出した点よりも上方の点において低圧塔から
第二の液体を抜き出し、この第二の液体は再沸帯域で生
成された蒸気中におけるよりも低いクリプトン−キセノ
ン濃度を有し、そして該第二液体を還流液としてストリ
ッピング塔に導入し、 6)ストリッピング塔において下流する還流液に対向さ
せて前記蒸気を送り、 7)前記蒸気からクリプトン及びキセノンを還流液にス
トリッピングさせてリーン蒸気及びよりリッチな液を生
成し、 8)前記のよりリッチな液を再沸帯域に送つて再沸液の
一部分を形成し、 9)ストリッピング塔からリーン蒸気を抜き出し、 10)抜き出したリーン蒸気を、希土類ガスを実質上含
まないガス状生成物として回収し、 11)前記の第一液及び第二液を抜き出した点と点との
間の点で、低圧塔からガス状流れを抜き出し、そして 12)前記ガス状流れを酸素生成物として回収する、 ことを含む方法。(14) A method for producing a krypton-xenon concentrate and recovering a gaseous product substantially free of rare earth gases, the method comprising: 1) low-temperature rectified air comprising a high pressure column and a low pressure column in heat exchange relationship; supplying feed air to the separation plant; 2) withdrawing a first liquid containing oxygen, krypton, and xenon from the zones in heat exchange relationship; and supplying the withdrawn liquid to a reboiling zone to form a reboiling liquid; 3) partially vaporizing the reboiled liquid to produce a vapor and liquid krypton-xenon concentrate; 4) recovering the krypton-xenon concentrate; withdrawing a second liquid from the lower pressure column at a point, the second liquid having a lower concentration of krypton-xenon than in the vapor produced in the reboiling zone, and stripping the second liquid as a reflux liquid. 6) directing the vapor against the downstream reflux liquid in a stripping column; and 7) stripping the krypton and xenon from the vapor to the reflux liquid to produce a lean vapor and a richer liquid. 8) passing said richer liquid to a reboiling zone to form a portion of the reboiling liquid; 9) extracting lean vapor from the stripping column; 10) converting the extracted lean vapor substantially containing rare earth gases; 11) withdrawing a gaseous stream from the low pressure column at a point between the points where the first and second liquids were withdrawn; and 12) withdrawing the gaseous stream from the lower pressure column. recovery as an oxygen product.
れが合流されそして一緒に回収される特許請求の範囲第
14項記載の方法。15. The method of claim 14, wherein the extracted lean steam and the extracted gaseous stream are combined and recovered together.
2つの平衡段階で低圧塔から第二液が抜き出される特許
請求の範囲第14項記載の方法。16. The method of claim 14, wherein the second liquid is withdrawn from the lower pressure column in at least two equilibration stages above the zone in heat exchange relationship.
窒素リッチ蒸気との間接的熱交換によつて実施される特
許請求の範囲第14項記載の方法。(17) A method according to claim 14, wherein the partial vaporization of the reboiling liquid is carried out by indirect heat exchange with condensable nitrogen-rich vapor taken from a high pressure column.
圧塔に戻される特許請求の範囲第17項記載の方法。18. The method of claim 17, wherein the resulting condensed nitrogen-rich stream is returned to the high pressure column as a reflux liquid.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP (1) | JPS62102075A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5857693U (en) * | 1981-10-15 | 1983-04-19 | 日本酸素株式会社 | Condenser for air separation equipment |
JPS58213176A (en) * | 1982-05-24 | 1983-12-12 | ユニオン・カ−バイド・コ−ポレ−シヨン | Method of separating air for manufacturing cryptone and xenon |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5857693B2 (en) * | 1979-01-12 | 1983-12-21 | 横河電機株式会社 | thermometer |
-
1985
- 1985-10-25 JP JP23774385A patent/JPS62102075A/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5857693U (en) * | 1981-10-15 | 1983-04-19 | 日本酸素株式会社 | Condenser for air separation equipment |
JPS58213176A (en) * | 1982-05-24 | 1983-12-12 | ユニオン・カ−バイド・コ−ポレ−シヨン | Method of separating air for manufacturing cryptone and xenon |
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JPH0449030B2 (en) | 1992-08-10 |
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