KR880001509B1 - 크립톤 및 크세논의 제조를 위한 공기 분리공정 - Google Patents

크립톤 및 크세논의 제조를 위한 공기 분리공정 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

크립톤 및 크세논의 제조를 위한 공기 분리공정
제 1 도는 본 발명 공정의 바람직한 하나의 구현을 계략적으로 나타낸 공정흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 고압탑 20 : 저압탑
30 : 아르곤탑 40 : 스트리핑탑
50 : 교환탑 61 : 공급공기
62 : 질소풍부증기 69, 79, 96 : 팽창밸브
71 : 주농축기 81 : 폐기질소
82 : 질소생성물 86, 95 : 리보일러
97, 94 : 탑저트레이 88, 93 : 탑상트레이
91 : 흡착제트랩
본 발명은 일반적으로 기체들을 제조하기위해 정류에 의한 공기의 저온분리에 관한 것으로 특히 크립톤 및 크세논의 제조에 관한 것이다.
최근에 크립톤 및 크세논 기체들에 대한 수요가 증가되어왔고 부분적으로 에너지 경비등에 증가가 있었다. 현재 크립톤은 전구의 유용성을 증가시키게하는 전구용 충진 기체로 사용되고 있으며 이중유리창의 절연체로서도 사용된다. 크세논은 개량된 X - 선 장치에 사용되어 왔다.
크립톤 및 크세논의 주된 공급원은 대기이다. 대기는 약 1.1ppm의 크립톤과 약 0.09ppm의 크세논을 함유한다. 일반적으로 크립톤 크세논은 공기를 산소. 질소 및 아르곤과 같은 성분들로 분리하는 광범위한 공기분리공정과 관련하여 공기로부터 회수한다.
부가적으로 크립톤과 크세논을 회수하는 많은 수의 광범위한 공기분리 공정들이 알려져 있다. 그러나 모든 이러한 공지의 공정들은 효율이나 안정성과 같은 하나 또는 그 이상의 측면들에 있어 결점을 가지고 있다.
예를들면, 어떤 공지의 공정은 크립톤 및 크세논을 액체 산소중에 농축시키고 그 다음 순간 증발시키고 흡착제를 통과시켜 그 희유 기체들을 회수하는 통상적인 이중 탑 공기분리 플랜트와 더불어, 측탑(side column)을 사용한다. 이 시스템에 대한 단점 가운데는 흡착제가 약간의 산소와 탄화수소를 보유하므로 가온에 의해 흡착제가 재생될때 일어나는 안정성 문제가 포함된다. 다른 단점은 축탑의 탑저 리보일러(reboiler)를 구동시키기위한 공급 공기의 사용문제로 그것은 주 공기분기플랜트상에 조작부담을 야기한다.
다른 공지된 공정은 프리쉬비어(Frischbier)의 미합중국특허제 3,751,934호에 기재되어 있다. 이 공정은 측탑중의 하강액체를 주 공기분리 플랜트의 주 농축기로 되돌리고 공급기를 농축시킴과 함께 측탑의 탑저를 재비등시킬 필요가 없다. 그러나 이 공정은 주 공기분리플랜트의 산소액체중의 탄화수소 농도를 증가시켜 안전상의 위험을 현저하게 증가시킨다.
또 하나의 공지된 공정이 슈트라이히(Streich)의 미합중국 특허제 3,596,471호에 기재되어 있다. 이 공정은 액체 산소 스트림(stream)중에서 크립톤과 크세논을 농축시키고 그 다음 교환탑중에서 산소를 아르곤으로 교환하는 것이다. 이러한 아르곤은 주 공기 분리 플랜트의 아르곤 부분으로부터 공급된다. 이 공정은 희유 기체회수와 오염에 예민한 아르곤 부위와 연결되는 단점이 있고, 가끔 아르곤 회수에 원하지 않는 충격을 야기시킨다.
크립톤 및 크세논 회수 공정의 문제는 크립톤 및 크세논이 주 대기성분 기체들보다 더 낮은 증기압을 가지고 있다는 사실에 있다. 이것은 증기 - 액체 역류증류 공정에 있어 크립톤 및 크세논의 농도를 회수가 경제적으로 이루어지는 지점까지 증가시키게 한다. 불행하게도 이들 공정들은 또한 불가피하게 주 대기성분기체들 보다 더 낮은 증기압력을 갖는 대기탄화수소를 농축하여 폭발위험을 더 증가시킨다. 대기로부터 크립톤 및 크세논의 효율적인 회수를 가능케하는 공정은 증가된 탄화수소농도에 의해 생기는 안전도 위험을 피하고 주 공기분리장치 상에 조작부담(위험)을 주지 않는 공정이 크게 바람직하다.
따라서 본 발명의 목적은 대기로부터 크립톤과 크세논을 제조하기위한 개선된 공정을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 공기를 산소, 질소 또는 아르곤과 같은 성분들로 분리하는 통상적인 공기 분리공정들에 적합하고 대기로부터 크립톤과 크세논을 제조하기위한 공정을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은 주 공기분리 플랜트상에 조작부담을 주지 않는 반면 대기로부터 크립톤 및 크세논을 제조하는 공정을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은 탄화수소 농도에 의해 일어나는 증가된 위험을 실제적으로 피하면서 대기로부터 크립톤과 크세논을 제조하는 공정을 제공하기 위한 것이다.
이 분야의 당업자에게는 명백한 상기 및 그 밖의 목적들은 다음 공정에 의해 달성된다.
본 발명은 대기압보다 더 높은 압력으로 열교환단계에서 열교환관계에 있는 고압탑 및 저압탑중에서 공기를 정류시키는 공기분리를 위한 공정에 있어서,
(가) 상기 열교환 단계의 저압탑으로 부터 취한 크립톤 및 크세논을 함유한 기체상 산소 - 풍부 스트림을 제 1 탑저 리보일러가 장치된 희유 기체스트리핑 탑으로 도입시키고,
(나) 상기의 기체상 산소 - 풍부 스트림이 취해진 지점위에서 저압탑으로부터 취한 액체 산소 - 풍부 스트림을 희유 기체스트리핑 탑의 환류 비가 0.1 내지 0.3인 양으로 하강액체 환류로써 희유기체 스트리핑 탑에 도입시키고,
(다) 하강 액체환류중에서 기체상 산소 - 풍부 스트림으로 부터 크립톤 및 크세논을 스트리핑 시키고,
(라) 고압탑으로부터 취한 제 1 농축 기체상 질소 - 풍부 스트림과 함께 간접 열 교환시켜 제 1 리보일러에서 액체환류를 부분적으로 증발시키고,
(마) 고압탑 또는 저압탑으로 상기 (라)단계로부터 얻어진 농축 질소 - 풍부 스트립을 되돌리고,
(바) 크세논과 크립톤이 하강 액체 환류중에서 보다 더 큰 농도를 갖는 크립톤, 크세논 및 산소로 구성되는 액상의 제 1 희유 기체 스트림을 희유 기체 스트리핑 탑으로부터 회수하고,
(사) 상기의 액상 제 1 희유 기체스트림을 제 2 탑저 리보일러가 장치된 산소 교환탑으로 도입시키고,
(아) 고압 탑으로부터 취한 기체상 질소 스트림을 산소 고환탑의 환류비가 0.15 내지 0.35인 양으로 산소 교환탑으로 도입시키고,
(자) 상기의 산소 교환탑에서 상기의 액상의 제 1 희유기체 스트림을 상기의 기체상 질소 스트림과 접촉통과시켜, 액상의 제 1 희유기체 스트림중의 산소를 질소로 치환시키고,
(차) 산소 교환탑으로 부터의 상기(자)단계의 얻어진 산소 - 함유 기체상 질소 - 풍부 스트림을 배출시켜 그것을 저압탑에 도입시키고,
(카) 고압탑으로부터 취한 제 2 농축 기체상의 질소 - 풍부 스트림과 함께 (자)단계에서 얻은 질소 - 함유 액체상 제 1 희유기체 스트림을 간접 열교환에 의해 제 2 리보일러에서 부분적으로 증발시키고,
(타) 상기 (카)단계의 얻어진 농축 질소 - 풍부 스트림을 저압탑 또는 고압탑으로 되돌리고,
(파) 크립톤과 크세논이 액체 제 1 희유 기체스트림중에서 보다 더 큰 농도를 갖는 크립톤, 크세논 및 질소로 구성되는 액체상 제 2 희유 기체스트림을 회수시킴을 특징으로 하는 상대적으로 높은 농도의 크립톤과 크세논을 함유하는 분획을 얻기 위한 공기분리 공정에 관한 것이다. "탑(column)"이란 용어는 증류 또는 분류탑을 의미하는 것으로 예를들면 탑 내부에 위치한 일련의 수평적으로 채워진 트레이 또는 플레이트 또는 대안으로서 탑을 채울 수 있는 충전물들에 증기 및 액체 상들을 접촉시키는 것과 같이 액체 및 증기상들을 역류로 접촉시켜 유체 혼합물의 분리를 수행하는 접촉 탑 또는 구역을 뜻한다. 증류 탑의 더 자세한 논의는 다음 문헌에 제시되었다[참고 : Chemical Engineers' Handbook, Fifth Edition, edited by R. H. Perry and C. H. Chilton, McGraw - Hill Book Company, New York, Section 13, "Distillation" B. D. Smith et al, page 13-3, The Continuous Distillation Process].
"이중 탑(double column)"이란 용어는 저압 탑의 하단과 열교환 관계에 있는 그것의 상단을 갖는 고압 탑을 의미한다. 이중 탑의 자세한 논의는 다음 문헌에 제시되어 있다[참고 : Ruheman "The Separation of Gases" Oxford University Press, 1949, Chapter VII, Commercial Air Separation, and Barron, "Cryogenic systems", McGraw - Hill, Inc., 1966, p. 230, Air Separation Systems].
"스터리핑 탑(stripping column)"이란 용어는 산소중의 크립톤과 크세논을 농축시키는 탑을 의미한다.
교환 탑이란 용어는 농축한 크립톤 - 크세논중에서 산소를 질소로 대체시키는 탑을 의미한다.
"환류비"란 용어는 탑중에서 하강액체와 상승 중기유량의 비를 숫자로 나타낸 것을 의미한다.
"탑저리보일러 또는 탑저 응축기"란 용어는 탑의 저부에서 적어도 일부의 하강 액체를 증발시키기 위해 사용하는 열 교환기를 의미한다.
"평형 단"이란 용어는 그단을 이탈하는 증기 및 액체가 물질이동 평형에 있는 증기 - 액체 접촉단을 의미한다. 탑내에서 충전 높이 또는 실제적 단수의 분리능력은 평형단의 수에 의해 특정화시킬 수 있다.
본 발명의 공정은 본 공정을 도시적으로 나타낸 제 1 도를 참고로 하여 일반적으로 설명될 것이고, 여기서 산소, 질소 및 아르곤은 주된 공기분리 플랜트에서 제조되고 추가된 탑중에서는 크립톤과 크세논이 함께 제조된다. 아르곤 측탑을 가진 통상적이고 잘알려진 이중 탑 배열이 먼저 설명될 것이다. 이러한 이중탑은 최초분리가 수행되고, 저압탑과 열교환관계에 있고, 또한 공기가 공급될 수 있고, 더 많은 분리가 수행되는 고압탑에 공기가 공급된 대표적인 이중탑 증류시스템이다. 이러한 이중 증류탑 시스템이 큰 범위의 압력 조건하에 조작될 수 있지만, 예를들면 원하는 생성물들의 순도에 따라 큰 범위의 압력조건하에서 이들 이중 증류탑 시스템이 조작되더라도 일반적으로 저압 탑은 15 내지 30psia(1.05 내지 2.04 압력)의 압력에서 그리고 고압탑은 약 90 내지 150 Psia(6.1 내지 10.2 기압)의 압력에서 조작된다.
대기압보다 더큰 압력에서 공급 공기(61)은 고압탑(10)으로 도입되며 여기서 산소 - 풍부 및 질소 - 풍부 분획으로 분리된다. 상승시킨 질소 - 풍부 증기(62)를 저압탑(20)에 위치한 주 농축기(71)로 (64)를 통과시켜 농축시키고 액체환류로서 (65)를 통과하여 (66)에서 고압탑으로 들어가는 한편 그 일부(67)는 팽창밸브(79)를 통해 저압탑에서 액체 환류로서 (80)을 통해 저압탑으로 들어가고 하강액체 환류는 강화된 산소액체 스트림으로 제거되고 액체환류로서 팽창밸브(69)를 통해(70)에서 아르곤 탑(30)으로 들어간다.
액체 스트림(70)은 부분적으로 열교환기내에서 휘발하며 이러한 부분적으로 휘발한 스트림(77)은 저압탑으로 공급된다. 스트림(77)이 공급되는데 보다 저압탑 상의 더 낮은 점으로부터 취한 증기 스트림(74)을 아르곤 탑(30)으로 도입시키고 여기서 공급물은 조 아르곤 생성물(105)와 액체 스트림(75)로 분리되며 다시 저압탑으로 되돌려진다. 저압탑으로 도입된 것은 저압 공기 공급스트림인 스트림(78)이다. 이 스트림은 플랜트 냉각에 이용될 수 있는 플랜트 공급공기의 부분일 수 있다. 되돌려진 생성물 및 폐기 스트림에 대해 공급공기를 냉각 및 정화시키기위해 일반적으로 사용된 공기과열저감기는 도면에 나타내지 않았으나 상기의 루만 및 베른의 문헌에 기재한 것과 잘 알려진 어떤 배열일 수 있다.
저압탑은 도면에 제시되지 않았지만 주 농축기(71) 바로위에 저압탑으로부터 취할 수 있는 폐기질소(81), 필요하다면 질소 생성물(82) 및 필요하다면 산소 생성물로 모든 유입스트림을 분리한다.
상기한 바와 같이 주 플랜트를 위한 이들 공정단계는 일반적으로 잘 알려져 있으며 예를들어 탑사이에 열교환을 유지하는 약간의 변이조절이 많다고 하더라도 기술된 일반적인 공정 단계들은 시판되는 많은 조절장치로 대체할 수 있다. 다음은 본 발명의 개선점을 구체적으로 제시하였다.
크립톤 및 크세논을 함유하는 산소 - 풍부 기체(72)의 스트림을 주 농축기(71) 상의 저압탑으로부터 취하고 스트리핑 탑(40)으로 도입시킨다. 스트림(72)은 바람직하게 주 농축기 바로 위에서 취해져 스트리핑 탑(40)의 탑저 트레이(87)아래로 도입시키는게 좋다.
저압탑으로 부터의 액체 산소 - 풍부 환류의 스트림을 기체상 산소 - 풍부 스트림(72)가 취해지는 점 바로 위에서 취하고 (73)을 희유 기체 스트리핑 탑(40)에 바람직하게 탑상 트레이(88)에 공급한다. 액체 스트림(73)은 주 농축기(71)상의 약 1 내지 5 평형단계(전형적으로 하나 내지 다섯의 실제적 플레이트)로부터 바람직하게 취하고 가장 바람직하게 주 농축기(71) 상의 세번째 평형 단계(전형적으로 세번째 플레이트)로부터 취한다. 일반적으로 희유기체스트리핑 탑은 약간의 압력 저하가 유동 라인과 함께 일어나더라도 저압탑이 운전되는 것과 비슷한 압력에서 운전된다.
이러한 스트림들은 스트리핑 탑으로 도입되며 탑은 탑 환류비가 0.1 내지 0.3 바람직하게, 0.15 내지 0.25, 가장 바람직하게 약 0.2와 같은 정도에서 운전된다. 이 범위내의 환류 비는 탑저액체 중에서 유용한 크립톤과 크세논의 실제적 부분을 농축시키는 한편 특히 메탄과 같이 일정량의 탄화수소를 기체 스트림(89)에서 제거하는 것을 보장하기위해 필요하다.
스트리핑탑은 기체상 스트림으로부터 액체로 모든 크립톤 및 크세논을 실제로 제거하는 작용을 한다. 기체상 산소 생성물(89)는 스트리핑탑의 탑상으로부터 제거된다. 액체는 탑저 리보일러 또는 탑저응축기(86)에서 증기를 응축시키면서 열교환에 의해 탑의 탑저에서 부분적으로 증발된다. 리보일러(86)는 스트림(63)으로부터 취해진 고압질소 - 풍부증기(83)에 의해 운전되고, 증기(83)는 스트림(62)로부터 분리된다. 리보일러(86)으로부터의 응축물(84)은 액체 환류로써 귀환되며 저압 또는 고압탑 어느쪽으로든 회복되더라도 바람직하게는 (84)에서 고압탑으로 귀환된다.
예를들어 리보일러(86)을 구동시키기 위해 공급 기체보다 질소 스트림을 사용하는 것이 유리한데 그 이유는 환류로써 액체 공기를 사용하기 위해 공기를 갖는 한편 액체질소를 빼앗기는 것보다 환류로써 더 많은 양의 액체 질소를 사용함이 주 플랜트를 최적상태로 만들어 주기 때문이다.
액체를 하강시키는 스트리핑 탑의 부분적 증분은 산소보다 더 낮은 증기압으로 인해 액상중에서 더욱 크립톤과 크세논을 농축시키게하는 기능을 한다. 이 점에서 적어도 250ppm의 크립톤 농드를 가지게될 액체 스트림 또는 제 1 희유 기체스트림은(90)에서 스트리핑 탑으로부터 제거되며 임의로 그러나 바람직하게 오염물을 제거하기위해 실리카 겔과같은 흡착제 트랩(91)을 통과시킨다. 일반적으로 액체 유출 스트림(90)은 유속에 기초하여 액체 유입 스트림(73)의 약 5 내지 10 용적퍼센트, 바람직하게는 약 7 용적 퍼센트이다.
트랩(91)을 통과한 후 첫번째 희유 기체 스트림(92)는 교환 탑(50), 바람직하게 탑상 트레이(93)에 도입된다. 일반적으로 교환탑은 약간의 압력 저하가 유동라인에서 함께 일어나더라도 저압탑을 운전하는 대략 그 압력에서 운전된다. 고압탑(10)으로 부터의 질소증기(85)는 팽창밸브(96)을 통과하여 탑저 트레이(94) 아래의 교환탑(50)으로 (97)에서 도입된다. 스트림은 환류비가 0.15 내지 0.35 바람직하게 0.2 내지 0.3, 더욱 바람직하게 0.24의 비율로 교환탑(50)으로 도입된다. 상승된 질소 증기는 탑상에서 도입된 하강 액체와 함께 탑내부에서 접촉되며 이러한 작용에 의해 액체중의 산소는 액체로부터 기체로 탈기되는 반면 액체중에서 질소는 산소로 대체된다.
교환탑의 탑저로 하강한 액체는 탑저 리보일러 또는 탑저 응축기(95)중에서 증기를 농축하는 간접 열교환에 의해 부분적으로 증발된다. 리보일러(95)는 고압질소증기(98)로 구동된다. 리보일러(95)로부터 응축물은 액체 환류로서 (101)로 되돌려지며 저압 또는 고압탑으로 어느쪽으로 되돌려지더라도 바람직하게 팽창 밸브(102)를 통과한후 (103)에서 저압탑으로 되돌려진다. 즉, 스트리핑 탑(40)의 운전에 대해 상기한 바와 같이 리보일러를 구동시키기위해 공기 사용을 피하는 장점은 열교환 탑(50)의 이런 운전에 의해 얻어진다.
교환 탑(50)의 탑저에서의 부분적 증발은 다른 성분들에 비해 이들의 낮은 증기압력으로 인해 액체중의 크립톤과 크세논을 더욱 능축시킨다. 희유귀체 - 함유 액체는 두번째 희유 기체스트림(100)으로써 교환탑으로부터 제거된다. 일반적으로 이러한 스트림(100)은 적어도 약 0.5몰 퍼센트의 크립톤 농도를 가진다. 일반적으로 스트림(100)은 유입 액체 스트림(92)의 유속에 기초하여 약 1 내지 약 5용적 %, 바람직하게는 약 3용적 %일 것이다. 더 많은 부분의 조 생성물 스트림(100)은 질소로 구성되었으며 연소에 불활성으로 일정량의 탄화수소와 회합하여 회수되는 것을 피할 수 없고, 크립톤 및 크세논이 더 많은 양의 산소를 구성하는 스트림중에서 회수된다면 일어나는 안전문제를 경감시킨다.
대부분의 유입 산소가 이동된 상승 기체는 스트림(104)로서 탑상으로부터 제거된다. 바람직하게는 저압탑(20)으로 귀환되어 산소 및 스트림의 다른 성분들은 상실되지 않으나 공기 분리 시스템안에서 재순환된다.
본 발명의 공정을 위한 대표적인 공정 조건들을 다음 표 I 및 II에 표기하였다. 표 I 은 스트리핑탑 운전의 컴퓨터를 시뮬레이션을 약술한 것이고, 표 II 는 교환 탑 운전의 컴퓨터 시뮬레이션을 약술한 것이다. 표중의 스트림과 트레이번호는 제 1 도에 표시한것과 같다. 스트림 유속은 70℉(21℃) 및 1기압에서의 표준 조건하에 측정한 값을 mcfh(ft3/시간 103, thousands of cubic feet per hour)로 나타내었고 순도는 몰 % 또는 백만분의 일(ppm)으로 나타내었다.
표 I 에서 볼 수 있는 바와같이 시스템중의 많은 양의 탄화 수소는 약간의 크립톤 손실과 실제적으로 크세논의 상실이 없이 스트림(89)중에서 기재된다. 더우기 표 I 및 II 에 나타낸 수치는 첫번째 액체 희유 기체스트림(스트림 90 또는 92)중의 크립톤 및 크세논 농도가 스트리핑탑 환류(스트림 73)의 농도보다 높으며, 두번째 액체 희유 기체스트림(조 생성물 스트림 100)중의 크립톤과 크세논 농도가 첫번째 액체 희유 기체 스트림중의 농도보다 높고 조생성물 스트림(100)은 주로 비 - 연소성 질소로 구성되며 매우 적은 산소를 함유한다는 것을 입증하고 있다.
[표 Ⅰ]
스트리핑 탑을 위한 공정조건
Figure kpo00001
*주 : mcfh는 ft3시간×103의 값을 나타냄.
[표 Ⅱ]
교환 탑용 공정조건
Figure kpo00002
주 : mcfh는 ft3/시간×103의 값을 나타냄
스트리핑탑과 교환탑중에서 크립톤 및 크세논을 연속적으로 농축시키는 본 발명의 공정을 사용함에 의해 그 각각은 필요한 용량전이 조작을 유효하게 수행하기위해 정해진 환류비율내에서 운전되며 각각은 크립톤과 크세논을 효율적으로 농축시키기위해 탑저를 재비등 시키며 각각의 리보일러는 주장치 부담을 최소화하기위해 고압 질소 - 풍부증기로 구동시키며 크립톤 및 크세논을 주로 질소로 구성된 스트림중에서 회수함에 의해 정제와 같은 더 많은 공정 단계와 수송중의 연소 위험을 최소화시키면 통상의 업자는 대기 공기의 저온분리에 의해 크립톤 및 크세논을 효율적이고 안전하게 제조할 수 있다.
본 발명의 공정이 제 1 도에 설명한 실시 구체형과 함께 자세하게 기재되었더라도 본 발말명의 공정은 자세하게 설명하고 기재된 특정공정으로부터 많은 변형들을 포함한다고 이해된다.

Claims (10)

  1. 대기압보다 더 높은 압력으로 열교환단계에서 열교환단계에 있는 고압 탑 및 저압탑중에서 공기를 정류시키는 공기 분리를 위한 공정에 있어서,(가) 상기 열교환단계의 저압탑으로부터 취한 크립톤 및 크세논을 함유한 기체상 산소 - 풍부 스트림을 제 1 탑저 리보일러가 장치된 희유 기체 스트리핑 탑으로 도입시키고, (나) 상기의 기체상 산소 - 풍부 스트림이 취해진 지점위에서 저압탑으로부터 취한 액체상 산소 - 풍부 스트림을 희유 기체 스트리핑 탑의 환류 비가 0.1 내지 0.3인 양으로 하강 액체 환류로써 희유 기체스트리핑 탑에 도입시키고, (다) 하강 액체환류중에서 기체상 산소 - 풍부 스트림으로 부터 크립톤 및 크세논을 스트리핑 시키고, (라) 고압탑으로부터 취한 제 1 농축 기체상 질소 - 풍부 스트림과 함께 간접 열교환시켜 제 1 리보일러에서 액체 환류를 부분 증발시키고, (마) 고압탑 또는 저압탑으로 상기 (라)단계로부터 얻어진 농축질소 - 풍부 스트림을 되돌리고, (바) 크세논과 크립톤이 하강 액체 환류중에서 보다 더큰 농도를 갖는 크립톤, 크세논 및 산소로 구성되는 액상의 제 1 희유 기체 스트림을 희유 기체 스트리핑 탑으로부터 회수하고, (사) 상기의 액상 제 1 희유 기체 스트림을 제 2 탑저 리보일러가 장치된 산소 교환탑으로 도입시키고,(아) 고압탑으로부터 취한 기체상 질소 스트림을 산소 교환탑의 환류비가 0.15 내지 0.35인 양으로 질소 교환탑으로 도입시키고, (자) 상기의 산소 교환탑에서 상기의 액상의 제 1 희유 기체스트림을 상기의 기체질소 스트림과 접촉통과시켜, 액상의 제 1 희유 기체 스트림중의 산소를 질소로 치환시키고, (차) 산소 교환 탑으로부터의 상기(자)단계의 얻어진 산소 - 함유 기체상 질소 - 풍부 스트림을 배출시켜 그것을 저압탑에 도입 시키고, (카) 고압탑으로부터 취한 제 2 농축 기체상의 질소 - 풍부 스트림과 함께 (자)단계에서 얻은 질소 - 함유 액체상 제 1 희유 기체스트림을 간접 열교환에 의해 제 2 리보일러에서 부분적으로 증발시키고, (타) 상기 (카)단계의 얻어진 농축 질소 - 풍부 스트림을 저압탑 또는 고압탑으로 되돌리고, (파) 크립톤과 크세논이 액체상 제 1 희유 기체스트림중에서 보다 더큰 농도를 갖는 크립톤, 크세논 및 질소로 구성되는 액체상 제 2 희유 기체스트림을 회수 시킴을 특징으로하는 크립톤 및 크세논 제조를 위한 공기분리 공정.
  2. 제 1 항에 있어서, 단계(가)의 기체상 산소 - 풍부 스트림은 열교환 단계의 바로 위에서 취함을 특징으로 하는 공정.
  3. 제 1 항에 있어서, 단계(나)의 액체상 산소 - 풍부 스트림은 열교환 단계위의 1 내지 5 평형단계로 부터 취함을 특징으로 하는 공정.
  4. 제 1 항에 있어서, 희유 기체 스트리핑탑의 환류비는 0.15 내지 0.25임을 특징으로하는 공정.
  5. 제 1 항에 있어서, 단계(마)에서 단계(라)의 얻어진 농축 질소 - 풍부 스트림은 고압탑으로 되돌림을 특징으로 하는 공정.
  6. 제 1 항에 있어서, 액상의 제 1 희유 기체스트림은 산소 교환탑으로 도입시키기전에 여과기를 통과시킴을 특징으로 하는 공정.
  7. 제 1 항에 있어서, 액상의 제 1 희유 기체스트림은 액체상 산소 - 풍부 스트림의 5 내지 10 용적 퍼센트로 구성됨을 특징으로 하는 공정.
  8. 제 1 항에 있어서, 산소 교환탑의 환류비는 0.2 내지 0.3임을 특징으로 하는 공정.
  9. 제 1 항에 있어서, 단계(타)에서 단계(카)의 얻어진 농축 질소 - 풍부 스트림을 저압탑으로 되돌림을 특징으로 하는 공정.
  10. 제 1 항에 있어서, 액상의 제 2 희유 기체스트림은 액상의 제 1 희 유기체스트림의 1 내지 5용적 퍼센트로 구성됨을 특징으로 하는 공정.
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