RU2129904C1 - Способ получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках - Google Patents

Способ получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках Download PDF

Info

Publication number
RU2129904C1
RU2129904C1 RU98107061A RU98107061A RU2129904C1 RU 2129904 C1 RU2129904 C1 RU 2129904C1 RU 98107061 A RU98107061 A RU 98107061A RU 98107061 A RU98107061 A RU 98107061A RU 2129904 C1 RU2129904 C1 RU 2129904C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
oxygen
main
unit
liquid oxygen
Prior art date
Application number
RU98107061A
Other languages
English (en)
Inventor
А.М. Архаров
М.Ю. Савинов
В.Л. Бондаренко
В.И. Файнштейн
М.Ю. Колпаков
Original Assignee
Савинов Михаил Юрьевич
Бондаренко Виталий Леонидович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Савинов Михаил Юрьевич, Бондаренко Виталий Леонидович filed Critical Савинов Михаил Юрьевич
Priority to RU98107061A priority Critical patent/RU2129904C1/ru
Priority to PL99343625A priority patent/PL343625A1/xx
Priority to UA2000105874A priority patent/UA43466C2/uk
Priority to ROA200001025A priority patent/RO121094B1/ro
Priority to PCT/RU1999/000123 priority patent/WO1999056855A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2129904C1 publication Critical patent/RU2129904C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04745—Krypton and/or Xenon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04745—Krypton and/or Xenon
    • F25J3/04751—Producing pure krypton and/or xenon recovered from a crude krypton/xenon mixture
    • F25J3/04757—Producing pure krypton and/or xenon recovered from a crude krypton/xenon mixture using a hybrid system, e.g. using adsorption, permeation or catalytic reaction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04872—Vertical layout of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, heat exchangers etc.
    • F25J3/04884—Arrangement of reboiler-condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/36—Xenon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/10—Boiler-condenser with superposed stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к технологии низкотемпературной ректификации воздуха, и может быть использовано, например, в химической и нефтехимической промышленности. Способ получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках включает разделение основного потока воздуха и детандируемого потока воздуха в нижней и верхней колоннах, подачу основного потока жидкого кислорода из верхней колонны в блок основных конденсаторов, подачу потока газообразного азота из нижней колонны в блок основных конденсаторов, конденсацию потока газообразного азота и подачу потока жидкого азота из блока основных конденсаторов в нижнюю колонну, частичное испарение основного потока жидкого кислорода в блоке основных конденсаторов, подачу одной части потока испаряемого газообразного кислорода из блока основных конденсаторов в верхнюю колонну и вывод другой части потока испаряемого газообразного кислорода в виде потока продукционного газообразного кислорода, вывод циркуляционного потока жидкого кислорода из блока основных конденсаторов, подачу части циркуляционного потока жидкого кислорода в испаритель-конденсатор, частичное испарение последнего потока в испарителе-конденсаторе с образованием как минимум двух потоков - потока очищенного газообразного кислорода и потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки и извлечение из этого потока ксенонового концентрата, при этом извлечение ксенонового концентрата из потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки, осуществляют адсорбционным методом. Способ позволяет повысить экономичность за счет упрощения технологической схемы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к технологии низкотемпературной ректификации воздуха, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.
Известен способ, включающий разделение основного потока воздуха и детандируемого потока воздуха в нижней и верхней колоннах, подачу основного потока жидкого кислорода из верхней колонны в блок основных конденсаторов, подачу потока газообразного азота из нижней колонны в блок основных конденсаторов, конденсацию потока газообразного азота и подачу потока жидкого азота из блока основных конденсаторов в нижнюю колонну, частичное испарение основного потока жидкого кислорода в блоке основных конденсаторов, подачу одной части потока испаряемого газообразного кислорода из блока основных конденсаторов в верхнюю колонну и вывод другой части потока испаряемого газообразного кислорода в виде потока продукционного газообразного кислорода, вывод циркуляционного потока жидкого кислорода из блока основных конденсаторов, подачу части циркуляционного потока жидкого кислорода в испаритель-конденсатор, частичное испарение последнего потока в испарителе-конденсаторе с образованием, как минимум, двух потоков - потока очищенного газообразного кислорода и потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки (см. Каталог "Криогенное оборудование", издание четвертое, Цинтихимнефтемаш, М., 1988, стр. 11).
Недостатком аналога является низкая экономичность вследствие недостаточной глубины разделения воздуха.
Наиболее близким до технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения ксенонового концентрата, включающий разделение основного потока воздуха и детандируемого потока воздуха в нижней и верхней колоннах, подачу потока газообразного азота из нижней колонны в блок основных конденсаторов, конденсацию потока газообразного азота и подачу потока жидкого азота из блока основных конденсаторов в нижнюю колонну, вывод основного потока жидкого кислорода из верхней колонны, смешение вышеуказанного потока с потоком жидкого кислорода из отмывочной колонны и одной частью циркуляционного потока жидкого кислорода с образованием суммарного основного потока жидкого кислорода, разделение суммарного основного потока жидкого кислорода на части, одну из которых подают в отрывочную колонну, вторую часть подают в блок основных конденсаторов и третью часть подают в криптоновую колонну, частичное испарение второй части суммарного основного потока жидкого кислорода в блоке основных конденсаторов с образованием потока испаряемого газообразного кислорода и циркуляционного потока жидкого кислорода, подачу одной части потока испаряемого газообразного кислорода в верхнюю колонну и подачу другой части потока испаряемого газообразного кислорода в отмывочную колонну, вывод из отмывочной колонны потока продукционного газообразного кислорода, вывод циркуляционного потока жидкого кислорода из блока основных конденсаторов, смешение одной части циркуляционного потока жидкого кислорода с потоком жидкого кислорода из отмывочной колонны и основным потоком жидкого кислорода из верхней колонны, подачу другой части циркуляционного потока жидкого кислорода в криптоновую колонну, подачу потока обогащенного жидкого кислорода из криптоновой колонны в конденсатор криптоновой колонны, подачу суммарного потока обогащенного жидкого кислорода в испаритель-конденсатор, частичное испарение последнего потока в испарителе-конденсаторе, вывод потока криптонового концентрата из испарителя-конденсатора, вывод потока испаряемого кислорода из испарителя-конденсатора, подачу одной части потока испаряемого кислорода в криптоновую колонну, додачу другой части потока испаряемого кислорода в конденсатор криптоновой колонны, конденсацию последнего потока в конденсаторе криптоновой колонны и смешение с потоком обогащенного жидкого кислорода с образованием суммарного потока обогащенного жидкого кислорода (см, каталог "Криогенное оборудование", издание четвертое, Цинтихимнефтемаш, М., 1988 г., стр. 7).
Недостатком аналога является технологическая сложность и, как следствие, дороговизна способа.
Техническим результатом, достигаемым при реализации предлагаемого способа, является повышение экономичности.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках, включающем разделение основного потока воздуха и детандируемого потока воздуха в нижней и верхней колоннах на потоки, подачу потока газообразного азота из нижней колонны в блок основных конденсаторов, конденсацию потока газообразного азота и подачу потока жидкого азота из блока основных конденсаторов в нижнюю колонну, вывод основного потока жидкого кислорода из верхней колонны, отличительной особенностью является то, что вывод основного потока жидкого кислорода из верхней колонны осуществляют с последующей подачей его в блок основных конденсаторов, где осуществляют частичное испарение основного потока жидкого кислорода, при этом часть основного потока жидкого кислорода выводят из блока основных конденсаторов в виде циркуляционного потока жидкого кислорода, затем часть циркуляционного потока жидкого кислорода подают в испаритель-конденсатор, где осуществляют частичное испарение последнего потока с образованием двух потоков - потока очищенного газообразного кислорода и потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки, при этом из потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки, осуществляют извлечение ксенонового концентрата, при этом извлечение ксенонового концентрата из потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки, осуществляют, например, адсорбционным методом.
Заявляемый способ получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках может быть реализован, например, в воздухоразделительной установке, схематично показанной на фиг. 1 и содержащей линию 1 подачи основного потока воздуха (потока А) в нижнюю колонну 2, линию 3 подачи потока кубовой жидкости (потока В) из нижней колонны 2 через переохладитель кубовой жидкости и грязной азотной флегмы 4 и адсорбер кубовой жидкости 5 в верхнюю колонну 6, линию 7 подачи потока грязной азотной флегмы (потока Г) через переохладитель 4 в верхнюю колонну 6, линию 8 подачи потока чистой азотной флегмы (потока Д) из нижней колонны 2 через переохладитель чистой азотной флегмы 9 в верхнюю колонну 6, линию 10 подачи детандируемого потока воздуха (потока Е) в верхнюю колонну 6, линию 11 вывода потока чистого азота (потока Ч) из верхней колонны 6 через переохладитель 9, линию 12 вывода потока отбросного азота (потока От) через переохладитель 4, линию 13 подачи основного потока жидкого кислорода (потока Ж) из верхней колонны 6 в блок основных конденсаторов 14, линию 15 подачи потока газообразного азота (потока Б) из нижней колонны 2 в блок основных конденсаторов 14, линию 16 подачи потока жидкого азота (потока Л) из блока основных конденсаторов 14 в нижнюю колонну 2, линию 17 подачи одной части потока испаряемого газообразного кислорода (потока И) из блока основных конденсаторов 14 в верхнюю колонну 6, линию 18 вывода другой части потока испаряемого газообразного кислорода (потока К) из блока основных конденсаторов 14 через подогреватель кислорода 19 в виде потока продукционного газообразного кислорода (потока Кпр), линию 20 вывода циркуляционного потока жидкого кислорода (потока М) из блока основных конденсаторов 14, линию 21 подачи части циркуляционного потока жидкого кислорода (потока Н) в испаритель-конденсатор 22, линию 23 подачи адсорбционной части циркуляционного потока жидкого кислорода (потока М') через адсорбер жидкого кислорода 24 в блок основных конденсаторов 14, линию 25 вывода потока очищенного газообразного кислорода (потока О) из испарителя конденсатора 22, линию 26 вывода из испарителя-конденсатора 22 потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки (потока П), линию 27 подачи одной части потока П (потока С) через испаритель жидкого кислорода 28 и вентиль 29 в блок извлечения ксенонового концентрата 30, линию 31 подачи другой части потока П (потока Р) через вентиль 32 в блок извлечения ксенонового концентрата 30.
На фиг. 2 схематично показан блок извлечения ксенонового концентрата 30, выполненный, например, адсорбционного типа и содержащий два параллельно установленных адсорбера 33 и 34, соединенных, с одной стороны, посредством вентилей 35, 36, линии 37, смесителя 38, линии 39, теплообменника 40 и линии 41 с линиями 27 и 31 подачи обеих частей (потоков С и Р) потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки (потока П), и соединенных, с другой стороны, посредством вентилей 42 и 43 с линией 44 вывода потока конечного кислорода (потока П'), при этом адсорберы 33 и 34 дополнительно соединены посредством вентилей 45, 46, 47 и 48 с контуром регенерации, включающем последовательно установленные на линии всасывания 49 вентиль 50, входной нагреватель 51, входной холодильник 52, компрессор 53, линию нагнетания 54 с установленными на ней вентилем 55 и концевым нагревателем 56, причем линия всасывания 49 перед вентилем 50 также соединена с линией 57 подачи потока замещения (потока З) через вентиль 58, а линия нагнетания 54 также соединена после компрессора 53 с линией 59 подачи ксенонового концентрата в рампу 60 через вентиль 61 и холодильник 62 и после вентиля 55 с линией 64 вывода отбросного потока (потока К') через вентиль 63.
Пример реализации способа получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках.
Предварительно сжатый, очищенный и охлажденный основной поток воздуха (поток А) подают по линии 1 в нижнюю колонну 2 (см. фиг. 1), где осуществляют ректификационное разделение основного потока воздуха с образованием следующих потоков: потока кубовой жидкости (потока В), потока грязной азотной флегмы (потока Г), потока чистой азотной флегмы (потока Д), потока газообразного азота (потока Б). Поток В по линии 3 подачи потока кубовой жидкости выводят из нижней колонны 2, охлаждают в переохладителе кубовой жидкости и грязной азотной флегмы 4, очищают в адсорбере кубовой жидкости 5 и подают в верхнюю колонну 6. Поток Г по линии 7 подачи потока грязной азотной флегмы выводят из нижней колонны 2, охлаждают в переохладителе 4 и подают в верхнюю колонну 6. Поток Д по линии 8 подачи потока чистой азотной флегмы выводят из нижней колонны 2, охлаждают в переохладителе чистой азотной флегмы 9 и подают в верхнюю колонну 6. Также в колонну 6 по линии 10 подают детандируемый поток воздуха (поток Е) по линии 17 подают одну часть потока испаряемого газообразного кислорода (поток И) из блока основных конденсаторов 14. В верхней колонне 6 осуществляют ректификационное разделение подаваемых в колонну 6 потоков с образованием следующих потоков: потока чистого азота (потока Ч), потока отбросного азота (потока От), основного потока жидкого кислорода (потока Ж). Поток Ч выводят из колонны 6 по линии 11 вывода потока чистого азота через переохладитель 9. Поток От выводят из колонны 6 по линии 12 вывода потока отбросного азота через переохладитель 4. Поток Ж по линии 13 подают из верхней колонны 6 в блок основных конденсаторов 14. При этом из нижней колонны 2 по линии 15 подают поток газообразного азота (поток Б) 13 блок основных конденсаторов 14, где осуществляют ожижение потока Б, а сконденсированный азот в виде потока жидкого азота (потока Л) по линии 16 подают из блока основных конденсаторов 14 в нижнюю колонну 2 для обеспечения процесса ректификации в ней жидкостной фазой. За счет теплоты конденсации потока Б в блоке основных конденсаторов 14 осуществляют частичное испарение основного потока жидкого кислорода. Одну часть потока испаряемого газообразного кислорода (поток И) по линии 17 подают из блока основных конденсаторов 14 в верхнюю колонну 6 для обеспечения процесса ректификации паровой фазой. Другую часть потока испаряемого газообразного кислорода (поток К) по линии 18 выводят из блока основных конденсаторов 14 через подогреватель кислорода 19 в виде потока продукционного газообразного кислорода (потока Кпр). В процессе кипения кислорода в конденсаторах блока 14 происходит накопление взрывоопасных примесей (метана и тяжелых углеводородов) и углекислого газа в жидком кислороде. Для обеспечения взрывобезопасности воздухоразделительной установки из блока основных конденсаторов 14 по линии 20 выводят циркуляционный поток жидкого кислорода (поток М), которым обеспечивают, так называемую, "проточность конденсаторов". Одну часть потока М в виде адсорбционной части циркуляционного потока жидкого кислорода (потока М') очищают в адсорбере жидкого кислорода 24 от тяжелых углеводородов и углекислого газа и по линии 23 подают обратно в блок основных конденсаторов 14. Другую часть циркуляционного потока жидкого кислорода (поток Н) по линии 21 подают в испаритель-конденсатор 22, в котором осуществляют частичное испарение потока Н с образованием, как минимум, двух потоков - потока очищенного газообразного кислорода (потока О) и потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки (потока П). В процессе кипения кислорода в испарителе-конденсаторе 22 осуществляют концентрирование взрывоопасных примесей в жидком кислороде, который выводят из испарителя-конденсатора 22 по линии 26 в виде потока П. При этом соответственно испаряемую часть потока Н очищают от взрывоопасных примесей и выводят из испарителя-конденсатора 22 по линии 25 в виде потока О, который подают в линию 18 и смешивают с потоком К. Сумма потоков К и О образуют поток продукционного газообразного кислорода Кпр, который выводят по линии 18 через подогреватель кислорода 19. Поток П, в свою очередь, делят на две части, одну из которых - поток С - подают по линии 27 через испаритель жидкого кислорода 28 и вентиль 29 в блок извлечения ксенонового концентрата 30, и другую часть потока П - поток Р - подают по линии 31 через вентиль 32 также в блок извлечения ксенонового концентрата 30.
Авторами заявляемого изобретения произведено экспериментальное исследование термодинамических процессов, осуществляемых в описанной выше схеме. При этом, в частности, производились измерения расходов и концентраций в следующих точках:
A1 - измерение расхода и концентраций основного потока воздуха (потока А) на входе в нижнюю колонну 2;
A1'- измерение расхода и концентраций детандируемого потока воздуха (потока Е) на входе в верхнюю колонну 6;
A2 - измерение расхода и концентраций основного потока жидкого кислорода (потока Ж) на входе в блок основных конденсаторов 14;
A3 - измерение расхода и концентраций циркуляционного потока жидкого кислорода (потока М) на выходе из блока основных конденсаторов 14;
A4 - измерение расхода и концентраций адсорбционной части циркуляционного потока жидкого кислорода (потока М') на выходе из адсорбера жидкого кислорода 24;
A5 - измерение расхода и концентраций потока очищенного газообразного кислорода (потока О) на выходе из испарителя-конденсатора 22;
A6 - измерение расхода и концентраций потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки (потока П) на выходе из испарителя-конденсатора 22.
Измерение концентраций в указанных точках проводились по следующим компонентам: метан, ксенон, криптон, углекислый газ.
Результаты исследований представлены в таблице.
Из таблицы следует, в частности, что в потоке кислорода, выводящем взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки (потоке П), концентрируют около 76% ксенона, содержащегося в подаваемых на разделение в нижнюю и верхнюю колонны потоках воздуха - основном потоке воздуха (потоке А) и детандируемом потоке воздуха (потоке Е):
0,004374 / (0,00453 + 0,0012) • 100% = 76,07%
При этом вместе с ксеноном в потоке П концентрируют около 4,6% криптона, содержащегося в подаваемых на разделение потоках А и Е:
0,00337 / (0,05823 + 0,01526) • 100% = 4,58%
Извлечение ксенонового концентрата из потока П осуществляют в блоке извлечения ксенонового концентрата 30. Для этого обе части потока П - потоки С и Р - подают соответственно по линиям 27 и 31 через вентили 29 и 32 в блок извлечения ксенонового концентрата 30, выполненный, например, адсорбционного типа (см. фиг. 2). Поток С после вентиля 29 по линии 41 подают в теплообменник 40, где охлаждают, после чего смешивают в смесителе 38 с потоком Р, который подают после вентиля 32 по линии 39. Суммарный поток по линии 37 подают в один из параллельно установленных адсорберов 33 или 34. Процессы адсорбции по своей природе являются циклическими, в связи с чем извлечение ксенонового концентрата осуществляют в два этапа: первый этап - нанесение ксенона, и второй этап - регенерация и закачка ксенонового концентрата в баллоны рампы 60. Пусть, для определенности, вышеуказанный суммарный поток подают в адсорбер 33. В этом случае вентили 35, 42 открыты, а вентили 36, 43, 45, 47 закрыты. В адсорбере 33 осуществляют первый этап извлечения ксенонового концентрата - нанесение ксенона. При прохождении суммарного потока через адсорбер 33 осуществляют поглощение содержащегося в потоке ксенона сорбентом адсорбера. При этом, по мере насыщения определенного слоя сорбента, ксенон поглощается следующим по ходу потока слоем сорбента. Таким образом, во времени по длине сорбента двигается фронт насыщения ксеноном. Очищенный кислород выводят из адсорбера 33 через вентиль 42 по линии 44 вывода потока конечного кислорода (потока П'), количественно равного сумме потоков С и Р за вычетом количества газа, который адсорбируют в адсорбере. При этом осуществляют контроль концентрации ксенона в потоке П' (точка A7). Появление ксенона в точке A7 сигнализирует о том, что фронт насыщения ксеноном прошел весь слой сорбента адсорбера 33, то есть весь сорбент насыщен ксеноном, время защитного действия по ксенону адсорбера 33 закончилось, и этап нанесения ксенона в адсорбер 33 завершен. В этот момент осуществляют переключение адсорберов, для чего закрывают вентили 35, 42, 46, 48, открывают вентили 36, 43 и поток кислорода направляют в адсорбер 34, в котором осуществляют процесс нанесения ксенона аналогично описанному выше. Одновременно с нанесением ксенона 19 в адсорбере 34 осуществляют этап регенерации адсорбера 33 и закачку ксенонового концентрата в баллоны рампы 60. Опишем этот этап несколько подробнее.
После завершения этапа нанесения ксенона в адсорбере 33 в пространстве, не занятом сорбентом (между зернами), остается исходная среда - кислород. Вместе с тем, вместе с ксеноном сорбируется некоторое количество кислорода, метана, углекислого газа и тяжелых углеводородов. Поэтому перед регенерацией сорбента осуществляют замещение кислорода азотом. Для этого при закрытых вентилях 35, 46, 48, 42, 50, 55 по линии 57 подачи потока замещения через открытый вентиль 58 подают холодный азот в виде потока замещения (поток З), которым продувают адсорбер 33, и через открытые вентили 45 и 63 выводят отбросной поток (поток К') в линию 64 вывода отбросного потока. Затем закрывают вентили 58, 63, 61 и адсорбер 33 путем открытия вентилей 50 и 55 подсоединяют к контуру регенерации, включающему последовательно установленные на линии всасывания 49 вентиль 50, входной нагреватель 51, входной холодильник 52, компрессор 53, линию нагнетания 54 с установленными на ней вентилем 55 и концевым нагревателем 56. Таким образом, адсорбер 33 через открытые вентили 45 и 47 образуют с вышеописанным контуром регенерации замкнутую систему, по которой компрессором 53 осуществляют циркуляцию газа и разогрев сорбента за счет вносимой работы сжатия и внешнего тепла, вносимого в контур посредством концевого нагревателя 56.
Путь циркулирующего газа: газ выводят из адсорбера 33, через открытый вентиль 47 (при закрытом вентиле 48) подают в линию всасывания 49, затем через открытый вентиль 50 (при закрытом вентиле 58), подают во входной нагреватель 51 и входной холодильник 52 (где газ либо нагревают в нагревателе 51, либо охлаждают в холодильнике 52 в зависимости от температуры выхода из адсорбера 33 для обеспечения необходимой рабочей температуры на входе в компрессор 53), сжимают в компрессоре 53, подают через открытый вентиль 55 (которым регулируют давление нагнетания компрессора 53) при закрытом вентиле 61 в концевой нагреватель 56, нагревают газ в нагревателе 56 до температуры около 300oC и по линии нагнетания 54 нагретый газ подают через открытый вентиль 45 (при закрытом вентиле 46) в адсорбер 33. В процессе циркуляции осуществляется непрерывный контроль концентрации ксенона в точке A8. По мере разогрева сорбента осуществляют десорбцию адсорбированных газов, причем в первую очередь десорбируется азот, метан, а затем ксенон, криптон и углекислый газ. Десорбируемый газ увеличивает давление на всасывании компрессора 53 (и соответственно количество циркулирующего газа). До появления в точке A8 ксенона осуществляют сброс излишков десорбируемого газа (в основном азота) через приоткрытый вентиль 63 в линию 64 вывода отбросного потока. При появлении в анализной точке A8 ксенона закрывают вентиль 63, приоткрывают вентиль 61 и излишки десорбируемого газа в виде продукционного ксенонового концентрата через холодильник 62 (в котором осуществляют снятие теплоты сжатия компрессора) и линию 59 подачи ксенонового концентрата направляют в рампу 60, где осуществляют наполнение баллонов ксеноновым концентратом. Количество отбираемого продукционного ксенонового концентрата определяется условием поддержания постоянного давления на всасывании компрессора 53 и регулируется вентилями 55 и 61. При завершении процесса десорбции в адсорбере 33 вентиль 55 закрывают полностью и адсорбер 33 откачивают компрессором 53 до минимально возможного давления, вплоть до вакуума порядка 0,03 МПа для увеличения коэффициента извлечения ксенонового концентрата.
После этого закрывают вентили 61, 50 (вентили 55, 63, 58, 48, 46 закрыты), открывают вентили 58 и 63 и по линиям 57, 49 через открытый вентиль 47 в адсорбер 33 подают холодный азот, которым охлаждают адсорбер 33 до температуры, необходимой для следующего этапа нанесения ксенона (порядка 90-130К). При этом азот после адсорбера 33 выводят через открытый вентиль 45, линию 54 и открытый вентиль 63 в линию 64 вывода отбросного потока.
Конструктивно адсорберы 33 и 34, а также контур регенерации выполняют из условия, что сумма времени регенерации и закачки ксенонового концентрата и времени охлаждения адсорбера должна быть меньше времени нанесения ксенона (или времени защитного действия адсорбера по ксенону). Выполнение этого условия обеспечивает непрерывность извлечения ксенона в блоке извлечения ксенонового концентрата 30 и, соответственно, максимальный коэффициент извлечения продукта.
После завершения этапа нанесения ксенона в адсорбере 34 (т.е. при появлении анализа ксенона в точке A7) закрывают вентили 36, 43, 45, 47, открывают винтели 35, 42, суммарный поток кислорода направляют в адсорбер 33 и одновременно осуществляют этап регенерации и закачки ксенонового концентрата из адсорбера 34 по описанной выше технологии.
Заявляемый способ позволяет получать ксеноновый концентрат следующего состава: ксенон - 20-25%, азот - 70-75%, углекислый газ - 1-3%, углеводороды - 0,1-0,5% (имеются в виду объемные проценты), при коэффициенте извлечения не менее 70% по ксенону.
За счет того, что в способе получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках, включающем разделение основного потока воздуха (потока А) и детандируемого потока воздуха (потока Е) в нижней и верхней колоннах на потоки, подачу потока газообразного азота (потока Б) из нижней колонны в блок основных конденсаторов, конденсацию потока газообразного азота и подачу потока жидкого азота (потока Л) из блока основных конденсаторов в нижнюю колонну, осуществляют подачу основного потока жидкого кислорода (потока Ж) из верхней колонны в блок основных конденсаторов, частичное испарение основного потока жидкого кислорода в блоке основных конденсаторов, подачу одной части потока испаряемого газообразного кислорода (потока И) из блока основных конденсаторов в верхнюю колонну и вывод другой части потока испаряемого газообразного кислорода (потока К) в виде потока продукционного газообразного кислорода (потока Кпр), вывод циркуляционного потока жидкого кислорода (потока М) из блока основных конденсаторов, подачу части циркуляционного потока жидкого кислорода (потока Н) в испаритель-конденсатор, частичное испарение последнего потока в испарителе-конденсаторе с образованием, как минимум, двух потоков - потока очищенного газообразного кислорода (потока О) и потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки (потока П) - из потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки (потока П), извлекают ксеноновыи концентрат, при этом извлечение ксенонового концентрата из потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки (потока П), осуществляют, например, адсорбционным методом, за счет чего повышают экономичность при технологической простоте процессов разделения основного и детандируемого потоков воздуха и обеспечения взрывобезопасности воздухоразделительных установок.

Claims (2)

1. Способ получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках, включающий разделение основного и детандируемого потоков воздуха в нижней и верхней колоннах на потоки, подачу потока газообразного азота из нижней колонны в блок основных конденсаторов, конденсацию потока газообразного азота и подачу потока жидкого азота из блока основных конденсаторов в нижнюю колонну, вывод основного потока жидкого кислорода из верхней колонны, отличающийся тем, что вывод основного потока жидкого кислорода из верхней колонны осуществляют с последующей подачей его в блок основных конденсаторов, где осуществляют частичное испарение основного потока жидкого кислорода, при этом часть основного потока жидкого кислорода выводят из блока основных конденсаторов в виде циркуляционного потока жидкого кислорода, затем часть циркуляционного потока жидкого кислорода подают в испаритель-конденсатор, где осуществляют частичное испарение последнего потока с образованием двух потоков - потока очищенного газообразного кислорода и потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки, при этом из потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки, осуществляют извлечение ксенонового концентрата.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение ксенонового концентрата из потока кислорода, выводящего взрывоопасные примеси из воздухоразделительной установки, осуществляют адсорбционным методом.
RU98107061A 1998-04-21 1998-04-21 Способ получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках RU2129904C1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98107061A RU2129904C1 (ru) 1998-04-21 1998-04-21 Способ получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках
PL99343625A PL343625A1 (en) 1998-04-21 1999-04-20 Method for producing a xenon concentrate
UA2000105874A UA43466C2 (uk) 1998-04-21 1999-04-20 Спосіб одержання ксенонового концентрату
ROA200001025A RO121094B1 (ro) 1998-04-21 1999-04-20 Procedeu de obţinere a concentratului xenonic
PCT/RU1999/000123 WO1999056855A1 (fr) 1998-04-21 1999-04-20 Procede de production d'un concentre de xenon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98107061A RU2129904C1 (ru) 1998-04-21 1998-04-21 Способ получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2129904C1 true RU2129904C1 (ru) 1999-05-10

Family

ID=20204789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98107061A RU2129904C1 (ru) 1998-04-21 1998-04-21 Способ получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках

Country Status (5)

Country Link
PL (1) PL343625A1 (ru)
RO (1) RO121094B1 (ru)
RU (1) RU2129904C1 (ru)
UA (1) UA43466C2 (ru)
WO (1) WO1999056855A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480688C2 (ru) * 2011-07-06 2013-04-27 Виталий Леонидович Бондаренко Способ получения ксенонового концентрата из ксеноносодержащего кислорода и установка для его реализации
WO2014148937A1 (ru) * 2013-03-19 2014-09-25 Bondarenko Vitaly Leonidovich Способ получения ксенонового концентрата из ксеноносодержащего кислорода и установка для его реализации
RU2604685C2 (ru) * 2014-12-12 2016-12-10 Публичное акционерное общество криогенного машиностроения (ПАО "Криогенмаш") Способ получения концентрата криптона и ксенона
CN108298511A (zh) * 2018-03-30 2018-07-20 天津兰普里克照明电器有限公司 一种卤钨灯管用氙气的回收再利用系统及回收方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105181841A (zh) * 2015-09-08 2015-12-23 中国人民解放军63653部队 仪器化氙气快速纯化系统装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU763657A1 (ru) * 1974-12-24 1980-09-15 Предприятие П/Я А-3605 Способ очистки воздуха от примесей в воздухоразделительных установках
US5069698A (en) * 1990-11-06 1991-12-03 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Xenon production system
US5122173A (en) * 1991-02-05 1992-06-16 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic production of krypton and xenon from air
US5207066A (en) * 1991-10-22 1993-05-04 Bova Vitaly I Method of air separation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Криогенное оборудование. Издание IV. - М.; Цинтихимнефтемаш, 1988, с. 7. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480688C2 (ru) * 2011-07-06 2013-04-27 Виталий Леонидович Бондаренко Способ получения ксенонового концентрата из ксеноносодержащего кислорода и установка для его реализации
WO2014148937A1 (ru) * 2013-03-19 2014-09-25 Bondarenko Vitaly Leonidovich Способ получения ксенонового концентрата из ксеноносодержащего кислорода и установка для его реализации
RU2604685C2 (ru) * 2014-12-12 2016-12-10 Публичное акционерное общество криогенного машиностроения (ПАО "Криогенмаш") Способ получения концентрата криптона и ксенона
CN108298511A (zh) * 2018-03-30 2018-07-20 天津兰普里克照明电器有限公司 一种卤钨灯管用氙气的回收再利用系统及回收方法

Also Published As

Publication number Publication date
RO121094B1 (ro) 2006-12-29
WO1999056855A1 (fr) 1999-11-11
PL343625A1 (en) 2001-08-27
UA43466C2 (uk) 2001-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5125934A (en) Argon recovery from argon-oxygen-decarburization process waste gases
US5220797A (en) Argon recovery from argon-oxygen-decarburization process waste gases
US3213631A (en) Separated from a gas mixture on a refrigeration medium
CN105008272B (zh) 氩生产方法及装置
US3780534A (en) Liquefaction of natural gas with product used as absorber purge
RU2414659C2 (ru) Способ и устройство для выделения продуктов из синтез-газа
RU2397412C2 (ru) Способ и устройство для выделения продуктов из синтез-газа
US5100447A (en) Argon recovery from partial oxidation based ammonia plant purge gases
US2337474A (en) Process of and apparatus for separating gas mixtures
US4704146A (en) Liquid carbon dioxide recovery from gas mixtures with methane
US2677945A (en) Transportation of natural gas
CS145292A3 (en) Process for preparing extremely pure argon
US5053067A (en) Process and apparatus for the recovery of the heaviest hydrocarbons from a gaseous mixture
CN104685036B (zh) 从天然气流去除重烃
KR20040051543A (ko) 크립톤 및/또는 크세논의 회수 방법 및 장치
US2793507A (en) Recovery of krypton and xenon
US3740962A (en) Process of and apparatus for the recovery of helium from a natural gas stream
US3520143A (en) Process for the separation of mixtures with components having widely spaced boiling points by refraction,partial condensation in a regenerator and recycle of high boiling material
US4149857A (en) Process for the two-stage separation of ammonia
RU2129904C1 (ru) Способ получения ксенонового концентрата на воздухоразделительных установках
US2698523A (en) Manufacture of krypton and xenon
US2975606A (en) Procedure for the vaporization of liquid oxygen which contains hydrocarbons
US3057167A (en) Process and apparatus for separating helium from helium-air mixtures
US2287158A (en) Method of and apparatus for separating gas mixtures
CA1105369A (en) Recovery of hydrogen and ammonia from purge gas

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20090310