MXPA02011336A - Proceso y adsorbente para la recuperacion de cripton y xenon de una corriente liquida o de gas. - Google Patents

Proceso y adsorbente para la recuperacion de cripton y xenon de una corriente liquida o de gas.

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Abstract

Xenon y/o cripton son recuperados de gas que contiene oxigeno, tipicamente derivado de los productos de fondos de oxigeno liquido en una planta de separacion de aire criogenico, mediante adsorcion selectiva en una zeolita de intercambio de Li y Ag que contiene de 5 a 40% de capacidad de intercambio de Ag en una base equivalente, con regeneracion termica periodica del adsorbente.

Description

06191 USA TITULO DE LA INVENCIÓN: PROCESO Y ADSORBENTE PARA LA RECUPERACIÓN DE CRIP ON Y XENÓN DE UNA CORRIENTE LIQUIDA O DE GAS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
[0001] La presente invención se refiere a un proceso y adsorbente para la recuperación de criptón y/o xenón de corrientes líquidas o de gas.
[0002] El uso de los gases nobles criptón y xenón se espera que se incremente en los años venideros. El criptón principalmente es utilizado en la industria de alumbrado mundial, por ejemplo en bombillas eléctricas y faros automotores de larga duración. El xenón tiene aplicaciones en los campos aeroespaciales, de electrónica y médicos. En la industria aeroespacial, el xenón es utilizado en la tecnología de propulsión iónica para satélites. El xenón proporciona diez veces el empuje de los propulsantes químicos actuales, es químicamente inerte y puede ser almacenado criogénicamente. Esto da por resultado menor peso del "combustible", de modo que los satélites pueden acomodar más equipo útil. El xenón también encuentra aplicaciones en el mercado médico como un anestésico y en equipo de rayos X, y en el mercado de electrónica para uso en paneles de pantalla de plasma.
[0003] El criptón y el xenón son producidos mediante concentración del aire. Puesto que sus concentraciones en el aire son tan pequeñas (criptón 1.14 ppmv y xenón 0.086 ppmv), se deben procesar grandes volúmenes de aire para producir cantidades razonables de criptón y xenón. Una cuestión de interés es el reciclado de xenón del aire de salas de operación, donde se ha utilizado como un anestésico.
[0004] En la práctica, el criptón y el xenón son recuperados de la porción de oxígeno líquido de un proceso de destilación de aire criogénico. Puesto que las volatilidades del criptón y el xenón son menores que aquella del oxígeno, el criptón y el xenón se concentran en el sumidero de oxígeno líquido en una unidad de separación de aire convencional. Esta corriente concentrada de criptón y xenón puede ser concentrada adicionalmente al separar algo de oxígeno en una columna de destilación para producir criptón y xenón de "material en bruto". Sin embargo, está corriente de "material en bruto" contiene otras impurezas del aire menos volátiles que el oxígeno, que tienen que ser retiradas antes de que pueda ser producido criptón o xenón puro. En particular, la corriente de "material en bruto" contiene dióxido de carbono y óxido nitroso, ambos de los cuales tienen baja solubilidad en oxígeno líquido y tienden a congelarse durante la concentración del criptón y xenón, dando por resultado problemas de operación. Además, varios hidrocarburos (Ci a C3) presentes en el oxígeno líquido pueden concentrarse durante la separación del oxígeno para producir una corriente de oxígeno líquido con niveles peligrosamente altos de hidrocarburos .
[0005] Estos problemas pueden ser resueltos mediante el uso de un "adsorbedor de protección", esto es, un adsorbedor capaz de adsorber impurezas de la corriente de oxígeno líquido antes del paso de separación de oxígeno.
[0006] Un número de patentes norteamericanas (US-A-4568528, US-A-4421536, US-A-4401448, US-A-4647299, US-A-5313802, US-A-5067976, US-A-3191393, US-A-5309719, US-A-4384876 y US-A-3751934) describen procesos de recuperación de criptón y xenón, donde no son utilizados adsorbedores de protección. Estas patentes describen varias maneras de reducción de la concentración de metano en criptón y xenón al reducir las relaciones de reflujo en la columna de destilación de material en bruto.
[0007] La patente US-A-3779028 describe un método mejorado para recuperación de criptón y xenón de un rehervidor de una unidad de separación de aire. El líquido rico en oxígeno que deja el rehervidor pasa a través de un adsorbedor para la remoción de acetileno y otros hidrocarburos. No hay descripción del tipo de adsorbente utilizado o de la remoción de dióxido de carbono u óxido nitroso. El oxígeno y los hidrocarburos residuales son retirados del líquido rico en oxígeno, por ejemplo utilizando una tobera de hidrógeno, y el concentrado secundario resultante de criptón y xenón es vaporizado y pasado a través de un adsorbente, por ejemplo carbón activo, gel de sílice o tamiz molecular. Las fracciones separadas de criptón y xenón pueden ser colectadas del adsorbente.
[0008] La patente US-A-3768270 describe un proceso para la producción de criptón y xenón. Una porción del oxígeno líquido del rehervidor pasa a través un adsorbedor para la remoción de acetileno y dióxido de carbono. Como en la patente US-A-3779028, el adsorbente utilizado en el adsorbedor es no especificado y la remoción de óxido nitroso no es resuelta. El oxígeno y los hidrocarburos que no son retirados en el adsorbedor son subsecuentemente retirados mediante combustión con hidrógeno. El concentrado resultante de criptón y xenón es tratado como en la patente US-A-3779028.
[0009] La patente US-A-3609983 también describe un sistema de recuperación de criptón y xenón. En este sistema, una corriente de oxígeno líquido es pasada a través de un par de adsorbedores de protección alternantes, donde son retirados el acetileno y los hidrocarburos superiores. La corriente luego es adicionalmente purificada mediante destilación. Los hidrocarburos que no son retirados en los adsorbedores de protección son catalíticamente quemados y el dióxido de carbono y el agua resultantes son congelados mediante intercambiadores de calor. La corriente es purificada mediante una destilación final. Este documento describe el uso de gel de sílice como un adsorbente de lecho de protección.
[0010] La patente US-A-3596471 también describe un proceso de recuperación de criptón y xenón. El proceso emplea un adsorbedor de hidrocarburo para la remoción de hidrocarburos de una corriente de oxígeno líquido que contiene criptón y xenón. La corriente luego es separada del oxígeno mediante contacto con argón gaseoso, los hidrocarburos residuales luego son quemados y los productos de combustión retirados, y la corriente es destilada para dar una mezcla de criptón y xenón. Ninguna descripción se hace del tipo de adsorbente utilizado o de la adsorción de dióxido de carbono y/u óxido nitroso.
[0011] La patente US-A-5122173 también describe un proceso de recuperación de criptón y xenón de corrientes de oxígeno líquido. El proceso emplea un adsorbedor para hidrocarburos superiores y óxido nitroso, pero no es indicado el material adsorbente.
[0012] La patente US-A-4417909 describe un proceso para recuperar criptón y xenón de la corriente de gas lateral producida durante el reprocesamiento de combustible nuclear. El agua y el dióxido de carbono son retirados mediante adsorción a temperatura ambiente y a -100 °F respectivamente, utilizando tamices moleculares. La corriente libre de agua y de dióxido de carbono luego es pasada a través de un lecho de gel de sílice que retira esencialmente todo el xenón de la corriente. El xenón luego es recuperado del efluente de regeneración del lecho de gel de sílice mediante congelación en un recipiente de metal enfriado con nitrógeno líquido. Esta técnica enseña la adsorción de xenón selectiva sobre gel de sílice.
[0013] La patente US-A-3971640 describe un proceso de adsorción a bajas temperaturas para la separación de criptón y xenón de una corriente rica en nitrógeno. La separación es llevada a cabo en una corriente pobre de oxígeno para minimizar el potencial de explosiones entre el oxígeno y los hidrocarburos. La corriente que contiene criptón y xenón a 90 a 100 K es enviada a través de un primer lecho adsorbente de gel sílice para adsorber xenón, criptón y nitrógeno. El efluente del primer lecho luego es enviado a otro lecho que contiene zeolita sintética. El criptón, nitrógeno, oxígeno y los hidrocarburos son adsorbidos en el segundo adsorbente. Alternativamente, los gases son adsorbidos en un adsorbente solamente. Los gases adsorbidos luego son desorbidos mediante el calentamiento gradual de 105 a 280 K, luego a 650 K. Este documento así enseña el uso de gel de sílice como un adsorbente para xenón. No se describe adsorbente de protección.
[0014] La patente US-A-4874592 también describe un proceso de adsorción para la producción de xenón. Como en la patente US-A-3971640, el gel de sílice (o carbón activo o zeolita) es utilizado como un agente de adsorción de xenón selectivo. El xenón concentrado así obtenido es purificado mediante la remoción catalítica de hidrocarburos.
[0015] La patente US-A-5833737 describe un proceso de adsorción de oscilación de presión y temperatura ambiental para la recuperación de criptón del aire. La clave para el proceso es el uso de mordenita de hidrógeno como el adsorbente selectivo para criptón.
[0016] La patente US-A-5039500 describe un proceso de recuperación de xenón de adsorción, que utiliza un adsorbente tal como gel de sílice para absorber selectivamente xenón y criptón de una corriente de oxígeno líquido. La corriente concentrada de criptón y xenón es desorbida mediante calentamiento y evacuación. La corriente desorbida luego es admitida a una columna de separación de sólido-gas de baja temperatura para solidificar y capturar el xenón. No se utiliza adsorbente de protección en este proceso.
[0017] Las patentes US-A-4369048 y US-A-4447353 enseñan métodos para tratar efluentes gaseosos de reactores nucleares. El criptón y xenón radioactivos, producidos durante la fisión nuclear deben ser capturados y almacenados. En estos documentos, el xenón radioactivo es adsorbido a temperatura ambiente en una zeolíta de intercambio de plata, mientras que el criptón radioactivo es adsorbido en el mismo tipo de zeolita a menor temperatura, aproximadamente -140 °C. El agua y el dióxido de carbono son pre-adsorbidos en tamices moleculares de zeolita y los óxidos de nitrógeno también son pre-adsorbidos. Todos los pasos en sus procesos, con la excepción de la adsorción de criptón, son llevados a temperatura y presión casi atmosférica.
[0018] El documento O00/40332 describe el uso de zeolitas de tipo X de intercambio de Li y Ag para separar nitrógeno de oxígeno y comenta que las zeolitas de intercambio de Li son un poco selectivas para oxígeno comparadas con argón, mientras que las zeolitas de intercambio de Ag no mostraron selectividad para el oxígeno sobre el argón. Se dice que las zeolitas de intercambio de Li Ag son adaptables para la selectividad para oxígeno sobre el argón, aunque el grado de selectividad demostrado es muy pequeño. BREVE RESUMEN DE LA INVENCIÓN
[0019] En un primer aspecto, la presente invención proporciona un proceso para recuperar xenón y/o criptón de una corriente de gas que contiene oxígeno, que también contiene gas inerte xenón y/o criptón, que comprende adsorber selectivamente el gas inerte sobre un adsorbente sólido y desorber y colectar el gas inerte adsorbido, en donde el adsorbente es una zeolita de tipo X de intercambio de Li y Ag.
[0020] El término zeolita de tipo X es utilizado en la presente para incluir zeolitas de tipo X de bajo contenido de sílice. La zeolita de tipo X típica puede tener una relación de Si/Al de 1.25, pero las zeolitas de tipo X de bajo contenido de sílice como son conocidas en la técnica, pueden tener una relación de Si/Al menor, por ejemplo 1.0 - 1.05. Así, el uso de zeolitas de tipo X con relaciones de Si:Al de 1.0 a 1.5 por lo menos es incluido dentro de la invención.
[0021] De preferencia, el adsorbente comprende zeolita X de intercambio de plata y litio con un nivel de intercambio de plata de 5 a 40% equivalentes, por ejemplo aproximadamente 20%. Como es convencional, el nivel de intercambio de plata como un porcentaje en una base equivalente es dado por: Capacidad de intercambio de Ag+ de zeolita en equivalentes Capacidad de intercambio total de zeolita en equivalentes De preferencia, la zeolita tiene una relación de silicio a aluminio de 1.0 a 2.5.
[0022] De preferencia, la corriente de gas tiene una temperatura de 90 a 303°K (más de preferencia 90 a 110°K) conforme es pasada en contacto con el adsorbente. De preferencia, la zeolita tiene una temperatura de 120 a 398°K (más de preferencia de 120 a 298°K) durante la desorción del gas inerte. De preferencia, la corriente de gas tiene una presión de 5 a 150 psig (34.4-1034 kPa) conforme es pasada en contacto con el adsorbente.
[0023] De preferencia, el segundo adsorbente tiene un tamaño de partícula de 0.5 a 2.0 mm.
[0024] El gas inerte puede ser desorbido de la zeolita mediante evacuación, purga y/o regeneración térmica.
[0025] El criptón y/o xenón pueden ser desorbidos de la zeolita al purgar con nitrógeno, argón, helio, hidrógeno o una mezcla de dos o más de los mismos. De preferencia, el adsorbente tiene una temperatura de 120 a 298°K durante la desorción del criptón y/o xenón.
[0026] El criptón y/o xenón son recuperados en una corriente de gas de producto y son adecuadamente retirados de la misma mediante congelación. Alternativamente, la corriente de gas de producto puede ser destilada para obtener criptón y/o xenón puro.
[0027] La regeneración térmica puede involucrar calentamiento activo, por ejemplo, mediante varillas o serpentines calentados en el recipiente de adsorción o mediante calentamiento externo. Tal calentamiento activo reduce la cantidad de flujo de regeneración requerido para maximizar la concentración de gas inerte en la corriente de producto .
[0028] El xenón está encontrando cada vez más uso como un gas anestésico, pero es mucho más costoso que el óxido nitroso y por lo tanto, es altamente deseable que sea recuperado y reciclado para uso futuro. Cuando el anestésico es exhalado por un paciente, éste es naturalmente mezclado con oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y agua, y también hidrocarburos derivados del equipo. En un proceso preferido de acuerdo con la invención como es descrito en lo anterior, el xenón es recuperado de una mezcla de oxígeno y nitrógeno que contiene xenón a una concentración más alta que aquella del xenón en el aire atmosférico, por ejemplo, en un proceso en el cual el xenón es recuperado de una mezcla que comprende principalmente oxigeno y nitrógeno, siendo o derivado de gas exhalado de un paciente anestesiado utilizando xenón. Esto es posible, puesto que aunque la zeolita de intercambio de plata y litio se ha utilizado para separar nitrógeno (más fuertemente adsorbido) del oxígeno (menos fuertemente adsorbido) , el xenón es más fuertemente adsorbido que el nitrógeno en este adsorbente. Esto está en contraste con el argón, que es adsorbido similarmente al oxígeno, como es discutido en lo anterior.
[0029] Los solicitantes han encontrado que las constantes de Ley de Henry (pendiente de isoterma inicial) para gases relevantes en estos adsorbentes son como se muestra en la siguiente tabla:
[0030] Así, cuando el lecho de adsorbente es expuesto a un flujo de una mezcla de estos cuatro gases, el nitrógeno es inicialmente adsorbido en preferencia al oxígeno, pero eventualmente es desplazado del lecho tanto por el Kr y el Xe.
[0031] Alternativamente, la invención puede ser empleada en un proceso para recuperar xenón y/o criptón de oxígeno líquido que contiene xenón y/o criptón, que comprende vaporizar el oxígeno líquido para formar una corriente de gas y recuperar el xenón y/o criptón de la misma, mediante un proceso como es descrito en lo anterior.
[0032] Más generalmente, la invención se puede utilizar en un proceso para recuperar criptón y/o xenón de una corriente de gas licuado, que contiene uno o más de criptón y xenón y uno o más de dióxido de carbono, óxido nitroso e impurezas de hidrocarburo, el proceso que comprende:
[0033] pasar la corriente de gas licuado en contacto con un primer adsorbente capaz de retirar una o más impurezas de la corriente de gas;
[0034] vaporizar la corriente de gas licuado para formar una corriente de gas;
[0035] pasar la corriente de gas en contacto con un segundo adsorbente capaz de retirar criptón y/o xenón de la corriente de gas;
[0036] desorber periódicamente criptón y/o xenón del segundo adsorbente para formar una corriente de gas de producto y
[0037] regenerar periódicamente el primer adsorbente, en donde el segundo adsorbente es una zeolita de tipo X de intercambio de Li y Ag.
[0038] De preferencia, la corriente de gas licuado es una corriente de gas licuado rica en oxígeno, por ejemplo una corriente de gas licuado rica en oxígeno obtenida mediante la destilación fraccionada de aire.
[0039] De preferencia, el primer adsorbente es gel de sílice. Más de preferencia, el gel de sílice tiene un área de superficie de por lo menos 650 m2/g. De preferencia, el tamaño de partícula del gel de sílice es de aproximadamente 0.5 a 2 mm.
[0040] De preferencia, la corriente de gas licuado tiene una temperatura de 90 a 110°K conforme es pasada en contacto con el primer adsorbente. De preferencia, la corriente de gas licuado tiene una presión de 0 a 150 psig (0-1034 kPa) conforme es pasada en contacto con el primer adsorbente.
[0041] De preferencia, la corriente de gas licuado es vaporizada a una temperatura de 120 a 303°K.
[0042] Las condiciones para la recuperación del xenón y/o criptón de la corriente gaseosa son como se describen en lo anterior de acuerdo con el primer aspecto de la invención.
[0043] De acuerdo con todos los aspectos de la invención, de preferencia, se utilizan por lo menos dos lechos del adsorbente de gas inerte, tal que la corriente de gas es pasada en contacto con un primer lecho de adsorbente, mientras que el criptón y/o xenón y opcionalmente oxígeno son desorbidos de un segundo lecho del adsorbente. La corriente de gas luego es pasada en contacto con el segundo lecho del adsorbente, mientras que el criptón y/o xenón son desorbidos del primer lecho de adsorbente. El gas de desecho de la corriente de gas después de que pasa en contacto con el primer lecho de adsorbente puede ser utilizado para purga final y represurización del segundo lecho de adsorbente, y viceversa.
[0044] De preferencia, en las modalidades donde se utiliza un lecho de protección, son utilizados por lo menos dos lechos del (primer) adsorbente de lecho de protección, tal que la corriente de gas licuado es pasada en contacto con un primer lecho del primer adsorbente, mientras que un segundo lecho del primer adsorbente es regenerado. La corriente de gas licuado luego es pasada en contacto con el segundo lecho del primer adsorbente, mientras que el primer lecho del primer adsorbente es regenerado. La regeneración puede ser llevada a cabo mediante evacuación o purga, pero de preferencia es llevada a cabo térmicamente (proceso de adsorción de oscilación térmica), por ejemplo a una temperatura de 298 a 423°K. [Q045] La regeneración del lecho de protección de preferencia se lleva a cabo con una corriente de gas esencialmente libre de las impurezas adsorbidas por el lecho de protección, por ejemplo una corriente de nitrógeno.
[0046] Alternativamente, el sistema podría comprender un conjunto de lechos adsorbedores. En este caso, cuando los recipientes están siendo regenerados, el líquido de alimentación es colectado en un tanque de contención. Una vez que los lechos se han regenerado, el líquido colectado luego es enviado a los adsorbedores. Este sistema es deseable, puesto que reduce el costo al reducir el número de recipientes y el número de válvulas.
[0047] En un tercer aspecto, la presente invención se refiere a un proceso que comprende la adsorción de criptón y/o xenón sobre un adsorbente que comprende zeolita X de intercambio de plata y litio. De preferencia, el proceso además comprende la desorción de criptón y/o xenón del adsorbente. BREVE DESCRIPCIÓN DE VARIAS VISTAS DE LOS DIBUJOS
[0048] La invención será descrita e ilustrada adicionalmente con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:
[0049] La Figura 1 muestra un diagrama esquemático del proceso de una modalidad preferida de la invención.
[0050] La Figura 2 muestra una gráfica de desorción de oxígeno y criptón de un lecho de AgLiLSX al 20% durante la purga de nitrógeno a baja temperatura. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
[0051] De acuerdo con una práctica preferida de la invención, esquemáticamente ilustrada en la Figura 1, una destilación criogénica de aire produce una corriente de oxígeno líquido 10 enriquecida en xenón y criptón con respecto a las concentraciones del aire atmosférico y que contiene adecuadamente xenón a una concentración 20 - 60 ppm. El oxígeno líquido también contiene C02 y N20, y varios hidrocarburos principalmente en el rango de C?-C4 como impurezas.
[0052] Utilizando un sistema de lecho doble, el oxígeno líquido es pasado sobre un lecho de protección 12 de gel de sílice como es descrito en lo anterior, mientras que un segundo lecho de gel de sílice es térmicamente regenerado mediante un flujo de nitrógeno o gas de desecho del proceso de adsorción de gas inerte, produciendo una corriente de impurezas 14. El C02 y N20 son adsorbidos junto con los hidrocarburos superiores, pero algo de metano y etano generalmente pasarán. La remoción de olefinas es necesaria debido a que se adsorberían fuertemente en el adsorbente de LiAgX utilizado en el siguiente paso.
[0053] La corriente de oxigeno líquido después de la purificación mediante el lecho de protección es vaporizada para formar una corriente de gas en 16. En un segundo adsorbedor de lecho doble 18, la corriente gaseosa es puesta en contacto con un lecho de adsorbente de LiAgX bajo las condiciones descritas en lo anterior. El oxígeno 24 pasa a través y el xenón y criptón son adsorbidos y recuperados durante la regeneración del lecho, de preferencia mediante regeneración térmica y la purga con nitrógeno 20, para evitar de esta manera las concentraciones potencialmente explosivas de hidrocarburos y oxígeno en el gas desorbido 22. La purga final y la represurización de los lechos selectivos de gas inerte es llevada a cabo con gas de desecho 26 del otro adsorbedor de gas inerte o con N2. Alternativamente, el xenón y el criptón son recuperados como sólidos en un tanque receptor enfriado con nitrógeno líquido.
[0054] La invención será descrita e ilustrada adicionalmente con referencia a los siguientes ejemplos. Ejemplo 1
[0055] Las isotermas de adsorción para oxígeno y xenón se midieron a 30 °C sobre gel de sílice, 13X y AgLiLSX al 20%. Los resultados son presentados en la Tabla 1, que da las constantes de Ley de Henry (pendientes de isoterma iniciales) para criptón, xenón y oxígeno. La tabla también da la selectividad para xenón sobre oxígeno, dada en términos de la relación de sus constantes de Ley de Henry. El sílice es Grace Davison grade 40 (750 m2/g) , 13X es grado APG de UOP y AgLiLSX al 20% se produjo intercambiando iones plata (I) en un LiLSX comercialmente disponible. Tabla 1
[0056] Los resultados en la Tabla 1 muestran que la introducción de iones plata (I) en la estructura de zeolita aumenta grandemente la capacidad para criptón (19 veces más grande que 13X) y xenón (62 veces más grande que 13X) . La tabla también muestra que la zeolita de intercambio de Ag tiene una selectividad de xenón/oxígeno sorprendentemente alta. Finalmente, la selectividad y la capacidad de la zeolita de intercambio de plata es mucho más alta para el gel de sílice, que es el adsorbente primario utilizado en la técnica anterior para la recuperación de xenón. Ejemplo 2
[0057] La adsorción criogénica de xenón del argón líquido (LAR) se midió en gel de sílice (Grace Davison B-411) y AgLiLSX al 40%. El argón líquido con 20 ppm de xenón se alimentó a un adsorbedor de 5.08 cm (2 pulgadas) de diámetro por 50.8 cm (20 pulgadas) de longitud hasta que se notó la separación completa del xenón. El argón líquido se utilizó como el criógeno debido a las condiciones de seguridad utilizando oxígeno líquido (LOX) y se espera que el desempeño en LAR y LOX debe ser esencialmente el mismo. La proporción de flujo en el adsorbedor fue de aproximadamente 200 lbmoles/pie2/hr (53.4 kgmoles/m2/seg) . Los resultados de la prueba de separación se dan en la Tabla 2. Tabla 2
[0058] Los resultados en la Tabla 2 muestran que el AgLiLSX al 20% es un adsorbente muy mejorado sobre el gel de sílice, el adsorbente de la técnica anterior, para la adsorción selectiva de xenón de los líquidos criogénicos.
Ejemplo 3
[0059] La capacidad de xenón del AgLiLSX al 20% se determinó al medir las curvas de separación a -78 °C (195 °K) y -160 °C (113 °K) con 20 ppm de xenón en argón a una presión de alimentación de 50 psig (345 kPa) . La columna utilizada fue de 5 cm de longitud y 32 mm (3/8 pulgada) de diámetro. Los resultados de la prueba comparados con los resultados obtenidos en el Ejemplo 2 son mostrados en la Tabla 3. Tabla 3
[0060] Los resultados en la Tabla 3 son inesperados puesto que la capacidad de adsorción de Xe va a través de un máximo con la temperatura. Este resultado también indica que es preferible llevar a cabo la recuperación del gas noble en la fase vapor. Ejemplo 4
[0061] Otro aspecto clave de esta invención es asegurar la alta recuperación de criptón y xenón de una manera segura. La principal preocupación de seguridad es que los hidrocarburos y el oxígeno están presentes en el sistema de adsorción al mismo tiempo. Por consiguiente, es imperativo evitar las concentraciones de explosión durante el procesamiento de adsorción. La invención actual evita las concentraciones explosivas al purgar en gas inerte tal como nitrógeno. Antes de la desorción en nitrógeno a -160°C, el lecho se sometió a la separación de 80 ppm de criptón en oxígeno a -160°C. La gráfica de desorción (Figura 2) muestra que la purga en nitrógeno frío desplaza esencialmente todo el oxígeno antes de que sea desorbido el criptón. Así, la colección del producto no inicia hasta que se desorbe esencialmente todo el oxígeno del lecho. Por lo tanto, este proceso es inherentemente seguro, asegura la alta recuperación de gas noble y maximiza la concentración de gas noble al no tomar algo de oxígeno adsorbido en el producto. Ejemplo 5
[0062] Una mordenita de plata se preparó siguiendo las instrucciones en la patente US-A-4447353. El material contuvo aproximadamente 19% en peso de plata. Las propiedades de adsorción de la mordenita de plata luego se compararon con aquellas del AgLiLSX al 20%. La constante de Ley de Henry para la mordenita de plata fue de 30 mmol/g/atm, mientras que para el AgLiLSX al 20% fue de 73 mmol/g/atm. Estos datos claramente muestran que la capacidad de xenón del material de AgLiLSX es más grande que para la mordenita de plata. Además la carga de plata del AgLiLSX fue de aproximadamente 13% en peso. Por lo tanto, el material de AgLiLSX tiene propiedades mejoradas de adsorción a menor carga de plata.
[0063] La modalidad preferida de la invención ilustrada en los Ejemplos proporciona un sistema económico y seguro para la recuperación de criptón y ?enón de plantas de separación de aire. El gas recuperado está libre de dióxido de carbono, óxido nitroso, hidrocarburos y oxígeno.
[0064] Esta modalidad de la invención tiene un número de características particularmente sorprendentes. En primer lugar, el gel de sílice- puede ser utilizado como un adsorbente de protección para dióxido de carbono, óxido nitroso e hidrocarburos sin adsorber grandes cantidades de criptón o xenón. Esto está en contraste con un número de procesos previos (por ejemplo aquellos de las patentes US-A-4417909, US-A-3971640 y US-A-4874592) que dependen del gel de sílice como un adsorbente para xenón y/o criptón. Además, la técnica anterior no describe el uso de gel de sílice como un adsorbente para óxido nitroso.
[0065] En segundo lugar, el nuevo adsorbente de criptón y xenón de la invención, AgLiLSX, muestra alta capacidad y selectividad para estos gases, que son incrementadas a más alta temperatura de alimentación, como es mostrado en la Tabla 3. En contraste, la capacidad y selectividad de un adsorbente son usualmente disminuidas a alta temperatura. En el proceso de la modalidad preferida de la invención, la corriente de gas es pasada en contacto con el adsorbente de protección en un estado licuado, y luego es vaporizada antes de ser pasada en contacto con el adsorbente selectivo de gas noble. Esto está en contraste con un número de los procesos previos descritos anteriormente. Por ejemplo, en el proceso de la patente US-A-4417909 la corriente de gas es gaseosa conforme es pasada en contacto con el primero y el segundo adsorbente, y en el proceso de la patente US-A-3917640 la corriente de gas está en un estado licuado conforme es pasada en contacto con el primero y el segundo adsorbente.
[0066] En tercer lugar, el proceso de la modalidad preferida no involucra reflujo de la mezcla de oxígeno líquido antes de la adsorción de criptón y xenón. Esto está en contraste con los procesos de las patentes US-A-3779028 y US-A-3609983.
[0067] Aunque la invención se ha descrito con referencia particular a las modalidades preferidas, muchas modificaciones y variaciones de la misma son posibles dentro del alcance de la invención.
N . /WJ/APPLN/06191 USA . doc

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un proceso para recuperar xenón y/o criptón de una corriente de gas que contiene oxígeno, que también contiene gas inerte xenón y/o criptón, que comprende adsorber selectivamente el gas inerte en un adsorbente sólido y desorber y colectar el gas inerte adsorbido, en donde el adsorbente es una zeolita de tipo X de intercambio de Li y Ag. 2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde el nivel de intercambio de Ag de la zeolita es de 5 a 40% en una base equivalente. 3. Un proceso de conformidad con la reivindicación 2, en donde el nivel de intercambio de Ag de la zeolita es de aproximadamente 20%. 4. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde la zeolita tiene una relación de silicio a aluminio de 1.0 a 2.5. 5. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde el adsorbente sólido tiene un tamaño de partícula promedio de 0.5 a 2 mm. 6. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde la zeolita tiene una temperatura de 120 a 398°K durante la desorción del gas inerte. 7. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde la zeolita tiene una temperatura de 90 a 303°K durante la alimentación de la corriente de gas. 8. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde el gas inerte es desorbido de la zeolita mediante evacuación, purga y/o regeneración térmica. 9. Un proceso de conformidad con la reivindicación 8, en donde el criptón y/o xenón son desorbidos de la zeolita al purgar con nitrógeno, argón, helio, hidrógeno o una mezcla de dos o más de los mismos . 10. Un proceso de conformidad con la reivindicación 8, en donde el criptón y/o xenón son recuperados en una corriente de gas de producto y son retirados de la misma mediante congelación. 11. Un proceso de conformidad con la reivindicación 8, en donde el criptón y/o xenón son recuperados en una corriente de gas de producto que es destilada para obtener criptón puro y xenón puro. 12. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, en donde el xenón es recuperado de una mezcla de oxígeno y nitrógeno que contiene xenón a una concentración más alta que aquella del xenón en el aire atmosférico. 13. Un proceso de conformidad con la reivindicación 12, en donde el xenón es recuperado de una mezcla que comprende principalmente oxígeno, nitrógeno, siendo o derivado de gas exhalado de un paciente anestesiado utilizando xenón. 14. Un proceso para recuperar xenón y/o criptón de oxígeno líquido que contiene xenón y/o criptón, que comprende vaporizar el oxígeno líquido para formar una corriente de gas y recuperar el xenón y/o criptón de la misma mediante un proceso de conformidad con la reivindicación 1. 15. Un proceso para recuperar criptón y/o xenón de una corriente de gas licuado que contiene uno o más de criptón y xenón y uno o más de dióxido de carbono, óxido nitroso e impurezas de hidrocarburo, el proceso que comprende : pasar la corriente de gas licuado en contacto con un primer adsorbente capaz de retirar una o más de las impurezas de la corriente de gas; vaporizar la corriente de gas licuado para formar una corriente de gas; pasar la corriente de gas en contacto con un segundo adsorbente capaz de retirar criptón y/o xenón de la corriente de gas; desorber periódicamente criptón y/o xenón del segundo adsorbente para formar una corriente de gas de producto y regenerar periódicamente el primer adsorbente, en donde el segundo adsorbente es una zeolita de tipo X de intercambio de Li y Ag. 16. Un proceso de conformidad con la reivindicación 15, en donde la corriente de gas licuado es una corriente de gas licuado rica en oxígeno. 17. Un proceso de conformidad con la reivindicación 16, en donde la corriente de gas licuado rica en oxígeno es obtenida mediante destilación fraccionada del aire. 18. Un proceso de conformidad con la reivindicación 15, en donde el primer adsorbente es gel de sílice. 19. Un proceso de conformidad con la reivindicación 18, en donde el gel de sílice tiene un área de superficie de por lo menos 650 m2/g. 20. Un proceso de conformidad con la reivindicación 18, en donde el tamaño de partícula del gel de sílice es de 0.5 a 2 mm. 21. Un proceso de conformidad con la reivindicación 15, en donde la corriente de gas licuado tiene una temperatura de 90 a 110°K conforme es pasada en contacto con el primer adsorbente. 22. Un proceso de conformidad con la reivindicación 15, en donde la corriente de gas licuado tiene una presión de 0 a 150 psig conforme es pasada en contacto con el primer adsorbente. N:/WJ/APPLN/06191 USA.doc
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