RU2259522C1 - Method for xenon separation from gaseous mixture - Google Patents

Method for xenon separation from gaseous mixture Download PDF

Info

Publication number
RU2259522C1
RU2259522C1 RU2004103284/06A RU2004103284A RU2259522C1 RU 2259522 C1 RU2259522 C1 RU 2259522C1 RU 2004103284/06 A RU2004103284/06 A RU 2004103284/06A RU 2004103284 A RU2004103284 A RU 2004103284A RU 2259522 C1 RU2259522 C1 RU 2259522C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
xenon
gas mixture
adsorbent
temperature
desorption
Prior art date
Application number
RU2004103284/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004103284A (en
Inventor
Л.Б. Волокитин (RU)
Л.Б. Волокитин
В.Л. Готовко (RU)
В.Л. Готовко
С.М. Козлов (RU)
С.М. Козлов
В.Л. Козин (RU)
В.Л. Козин
И.П. Колесова (RU)
И.П. Колесова
А.В. Коробов (RU)
А.В. Коробов
А.И. Кузнецов (RU)
А.И. Кузнецов
Е.Э. Миловидов (RU)
Е.Э. Миловидов
И.Г. Миргород (RU)
И.Г. Миргород
В.Н. Потапов (RU)
В.Н. Потапов
В.М. Филиппов (RU)
В.М. Филиппов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Акела-Н"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Акела-Н" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Акела-Н"
Priority to RU2004103284/06A priority Critical patent/RU2259522C1/en
Publication of RU2004103284A publication Critical patent/RU2004103284A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2259522C1 publication Critical patent/RU2259522C1/en

Links

Landscapes

  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: cryogenic equipment, particularly for pure xenon production.
SUBSTANCE: method involves catalytic burning out hydrocarbons from gaseous mixture; removing moisture and carbon dioxide by sorption process; preliminary cooling and low-temperature rectifying the mixture with obtaining pure xenon and delivering pure xenon to consumer. Before carrying out catalytic burning out process initial gaseous mixture containing xenon is supplied to catalytic reactor to perform adsorption operation. The catalytic reactor is filled with at least one layer of adsorbent having a capacity for absorbing xenon 8-10 times greater than capacity for absorbing other components of gaseous mixture. Gas mixture composition is continuously determined at catalytic reactor outlet. Gas mixture exiting the catalytic reactor during adsorption process is discharged in atmosphere. Adsorption process is continued up to emergence of xenon in gaseous mixture at catalytic reactor outlet. Then adsorbent is regenerated. During adsorbent regeneration xenon is desorbed along with continuous supplying heat at temperature of 333-353 K. Desorption process is continued up to discontinuance of xenon extraction from adsorbent. Xenon and associated gases extracted from adsorbent during desorption process performing are used to carry out catalytic burning out operation. The obtained xenon has 99.99999% purity degree and the extraction ratio thereof is 0.99.
EFFECT: improved xenon purification and increased xenon extraction ratio.
13 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к разделению компонентов газовых смесей ректификацией и может быть использовано для получения ксенона высокой чистоты.The invention relates to the separation of the components of gas mixtures by distillation and can be used to produce high purity xenon.

Известен способ извлечения ксенона из газовой смеси путем низкотемпературной ректификации с получением чистого ксенона и отводом его потребителю (DE 19526226 С2, 31.07.97, F 25 J 3/00).A known method of extracting xenon from a gas mixture by low-temperature distillation to obtain pure xenon and its removal to the consumer (DE 19526226 C2, 07/31/97, F 25 J 3/00).

Известен способ извлечения ксенона из газовой смеси путем каталитического выжигания углеводородов из газовой смеси, сорбционной очистки последней от влаги и двуокиси углерода, предварительного охлаждения и низкотемпературной ректификации с получением чистого ксенона и отводом его потребителю (RU 2032870 С1, 10.04.95, F 25 J 3/04).A known method of extracting xenon from a gas mixture by catalytic burning of hydrocarbons from a gas mixture, sorption purification of the latter from moisture and carbon dioxide, preliminary cooling and low-temperature distillation to obtain pure xenon and its removal to the consumer (RU 2032870 C1, 10.04.95, F 25 J 3 / 04).

В то же время упомянутые выше способы не экономичны, вследствие потерь ксенона в смеси с отходящими (отдуваемыми) низкотемпературными газами, и не эффективны, поскольку не обеспечивают высокой очистки продукционного ксенона.At the same time, the above methods are not economical due to the loss of xenon in the mixture with exhaust (blown) low-temperature gases, and are not effective because they do not provide high purification of production xenon.

Известен также способ (прототип) извлечения ксенона из газовой смеси, включающий каталитическое выжигание углеводородов из газовой смеси, сорбционную очистку последней от влаги и двуокиси углерода, предварительное охлаждение и низкотемпературную ректификацию с получением чистого ксенона и отводом его потребителю (RU 2051318 С1, 27.12.95, F 25 J 3/02).There is also known a method (prototype) for extracting xenon from a gas mixture, including catalytic burning of hydrocarbons from a gas mixture, sorption purification of the latter from moisture and carbon dioxide, preliminary cooling and low-temperature distillation to obtain pure xenon and its removal to the consumer (RU 2051318 C1, 12.27.95 , F 25 J 3/02).

Однако известный способ не обеспечивает высокую степень очистки ксенона от газовых примесей, содержащихся в исходной газовой смеси. Низкая эффективность (невозможность получить ксенон высокой чистоты) и низкая экономичность (большие затраты энергии на низкотемпературное газоразделение) известного способа объясняется низким содержанием ксенона и большим количеством примесей в газовой смеси, поступающей на низкотемпературную ректификацию, а также потерями дорогостоящего ксенона в смеси с отходящими (отдуваемыми) газами после ректификации, поскольку перед каталитическим выжиганием углеводородов не предусмотрен процесс адсорбции ксенона из исходной газовой смеси с последующей его десорбцией, а также процесс очистки газовой смеси от фторхлордериватов предельных углеводородов и отвод отдуваемых газов в газгольдер.However, the known method does not provide a high degree of purification of xenon from gas impurities contained in the original gas mixture. The low efficiency (inability to obtain high-purity xenon) and low efficiency (high energy costs for low-temperature gas separation) of the known method is explained by the low xenon content and a large amount of impurities in the gas mixture entering the low-temperature distillation, as well as the loss of expensive xenon in the mixture with exhaust ) gases after distillation, since before the catalytic burning of hydrocarbons, the process of xenon adsorption from the initial gas mixture is not provided with its subsequent desorption, as well as the process of purification of the gas mixture from fluorochloride derivatives of saturated hydrocarbons and the removal of blowing gases into the gas holder.

Задача настоящего изобретения состоит в разработке эффективного и экономичного способа, который обеспечивает получение ксенона высокой чистоты с высоким коэффициентом его извлечения при низких затратах энергии на газоразделение.The objective of the present invention is to develop an effective and economical method that provides xenon of high purity with a high coefficient of extraction at low energy costs for gas separation.

Указанный технический результат (повышение эффективности и экономичности) достигается тем, что в известном способе извлечения ксенона из газовой смеси, включающего каталитическое выжигание углеводородов из газовой смеси, сорбционную очистку последней от влаги и двуокиси углерода, предварительное охлаждение и низкотемпературную ректификацию газовой смеси с получением чистого ксенона и отводом его потребителю, согласно изобретению, исходную газовую смесь, содержащую ксенон, направляют на адсорбцию в контактный аппарат, который заполняют по меньшей мере одним слоем адсорбента, имеющим поглотительную способность в отношении ксенона в 8-10 раз выше поглотительной способности в отношении остальных компонентов газовой смеси. На выходе из контактного аппарата непрерывно измеряют состав газовой смеси. Газовую смесь, выходящую из контактного аппарата в процессе адсорбции, отводят в атмосферу. Процесс адсорбции ведут при постоянном отводе тепла и продолжают до момента появления ксенона в газовой смеси на выходе из контактного аппарата. Затем проводят регенерацию адсорбента. При регенерации процесс десорбции ксенона ведут с постоянным подводом тепла при температуре, находящейся в пределах от 333 до 353 градусов Кельвина. Процесс десорбции продолжают до момента прекращения выделения ксенона из адсорбента. Ксенон и сопутствующие газы, выделяемые из адсорбента в процессе десорбции, направляют на каталитическое выжигание углеводородов.The specified technical result (improving efficiency and economy) is achieved by the fact that in the known method for extracting xenon from a gas mixture, comprising catalytically burning hydrocarbons from a gas mixture, sorption purification of the latter from moisture and carbon dioxide, preliminary cooling and low-temperature rectification of the gas mixture to obtain pure xenon and diverting it to the consumer, according to the invention, the initial gas mixture containing xenon is sent for adsorption to the contact apparatus, which is filled yayut at least one adsorbent bed having an absorptivity for xenon is 8-10 times higher absorbency in relation to other components of the gas mixture. At the exit of the contact apparatus, the composition of the gas mixture is continuously measured. The gas mixture leaving the contact apparatus during the adsorption process is vented to the atmosphere. The adsorption process is carried out with constant heat removal and continues until xenon appears in the gas mixture at the outlet of the contact apparatus. Then carry out the regeneration of the adsorbent. During regeneration, the xenon desorption process is carried out with a constant supply of heat at a temperature ranging from 333 to 353 degrees Kelvin. The desorption process is continued until the termination of the release of xenon from the adsorbent. Xenon and associated gases released from the adsorbent during desorption are sent to the catalytic burning of hydrocarbons.

Кроме того, контактный аппарат заполняют тремя слоями адсорбента, при этом по направлению движения газовой смеси в первом слое адсорбента используют силикагель или цеолит марки КА, во втором слое используют цеолит марки СаА или СаЕХ, а в третьем слое - цеолит марки NaX или СаТ.In addition, the contact apparatus is filled with three layers of adsorbent, while in the direction of the gas mixture in the first adsorbent layer, silica gel or KA zeolite is used, in the second layer, CaA or CaEX brand zeolite is used, and in the third layer, NaX or CaT brand zeolite.

Предусмотрено, что ксенон и сопутствующие газы, выделяемые из адсорбента в процессе десорбции, отводят в газгольдер, а из газгольдера направляют на каталитическое выжигание углеводородов.It is envisaged that xenon and associated gases released from the adsorbent during desorption are discharged into the gas tank, and from the gas tank sent to the catalytic burning of hydrocarbons.

Предусмотрено также, что отдуваемые газы, образующиеся при проведении низкотемпературной ректификации газовой смеси, отводят в газгольдер, а из газгольдера направляют на каталитическое выжигание углеводородов.It is also envisaged that the blown gases generated during the low-temperature distillation of the gas mixture are discharged into the gas tank, and from the gas tank are directed to the catalytic burning of hydrocarbons.

Кроме того, в качестве исходной газовой смеси, содержащей ксенон, могут использовать криптоно-ксеноновую смесь газов.In addition, a krypton-xenon gas mixture can be used as a source gas mixture containing xenon.

Также в качестве исходной газовой смеси, содержащей ксенон, могут использовать криптоно-ксеноновый концентрат, получаемый в установках разделения воздуха методом глубокого охлаждения.Also, as the initial gas mixture containing xenon, krypton-xenon concentrate obtained in air separation plants by deep cooling can be used.

Предусмотрено, что в процессе низкотемпературной ректификации газовой смеси одновременно с получением чистого ксенона получают чистый криптон.It is envisaged that in the process of low-temperature rectification of the gas mixture, pure krypton is obtained simultaneously with obtaining pure xenon.

Рекомендуется в качестве холодильного агента при проведении низкотемпературной ректификации газовой смеси использовать жидкий азот.It is recommended to use liquid nitrogen as a refrigerant when carrying out low-temperature rectification of the gas mixture.

Предусмотрено, что после десорбции ксенона при температуре от 333 до 353 градусов Кельвина дополнительно процесс десорбции ведут с постоянным подводом тепла при температуре от 453 до 473 градусов Кельвина и продолжают до момента прекращения выделения ксенона из адсорбента.It is envisaged that after the desorption of xenon at a temperature of 333 to 353 degrees Kelvin, the desorption process is additionally carried out with a constant supply of heat at a temperature of 453 to 473 degrees Kelvin and continues until the release of xenon from the adsorbent ceases.

Целесообразно после прекращения выделения ксенона из адсорбента в процессе десорбции, адсорбент, находящийся в контактном аппарате, продувать сухим азотом или гелием.It is advisable after stopping the allocation of xenon from the adsorbent in the desorption process, the adsorbent in the contact apparatus, blow dry with nitrogen or helium.

Наряду с этим, после прекращения выделения ксенона из адсорбента в процессе десорбции, адсорбент, находящийся в контактном аппарате, могут вакуумировать.Along with this, after the cessation of the release of xenon from the adsorbent during desorption, the adsorbent located in the contact apparatus can be evacuated.

Кроме того, после вакуумирования, адсорбент, находящийся в контактном аппарате, рекомендуется продувать сухим азотом или гелием.In addition, after evacuation, it is recommended that the adsorbent located in the contact apparatus be purged with dry nitrogen or helium.

На чертеже схематично представлены основные рабочие элементы установки для реализации предлагаемого способа.The drawing schematically shows the main working elements of the installation for implementing the proposed method.

Установка состоит по меньшей мере из одного контактного аппарата (1), заполненного адсорбентом, газгольдера (2), первой контактной печи (3) для каталитического выжигания углеводородов, второй контактной печи (4) для каталитического выжигания фторхлордериватов предельных углеводородов, охладителя газа (5), блока осушки и очистки газа (6), включающего два попеременно работающих адсорбера-осушителя, и блока низкотемпературного разделения (7) компонентов газовых смесей, включающего соответствующее оборудование (регенеративные теплообменники, ректификационные колонны, сепараторы, детандеры, фильтры и т.д.). Установка может иметь несколько контактных аппаратов (1) с возможностью их отключения и переключения на соответственные режимы работы, а именно на процесс адсорбции или регенерации (десорбции) адсорбента.The installation consists of at least one contact apparatus (1) filled with an adsorbent, a gas holder (2), a first contact furnace (3) for the catalytic burning of hydrocarbons, a second contact furnace (4) for the catalytic burning of fluorochloride saturated hydrocarbons, a gas cooler (5) , a gas drying and purification unit (6), including two alternately working adsorber-desiccants, and a low-temperature separation unit (7) of gas mixture components, including the corresponding equipment (regenerative heat exchangers, casing columns, separators, expanders, filters, etc.). The installation may have several contact devices (1) with the ability to turn them off and switch to the corresponding operating modes, namely the adsorption or regeneration (desorption) of the adsorbent.

Способ извлечения ксенона из газовой смеси осуществляется следующим образом.A method of extracting xenon from a gas mixture is as follows.

Исходную газовую смесь, содержащую ксенон (например, от 10 до 28% объемных ксенона, кислород, азот, углекислый газ, пары воды, предельные и непредельные углеводороды и дериваты непредельных углеводородов) направляют по линии (8) на адсорбцию в контактный аппарат (1), заполненный адсорбентом, который имеет поглотительную способность в отношении ксенона в 8-10 раз выше поглотительной способности в отношении остальных компонентов газовой смеси и высокий коэффициент извлечения ксенона в процессе десорбции. На выходе газа из контактного аппарата непрерывно измеряют состав газовой смеси. Газовую смесь, выходящую из контактного аппарата в процессе адсорбции, отводят в атмосферу по трубопроводу (9). Процесс адсорбции ведут при постоянном отводе тепла и продолжают до момента появления ксенона в газовой смеси на выходе из контактного аппарата. Это уменьшает количество примесей в газовой смеси и потери дорогостоящего ксенона. Затем проводят регенерацию адсорбента. При регенерации процесс десорбции ксенона ведут с постоянным подводом тепла при температуре, находящейся в пределах от 333 до 353 градусов Кельвина. Процесс десорбции продолжают до момента прекращения выделения ксенона из адсорбента путем измерения состава газовой смеси на выходе ее из контактного аппарата (1) по трубопроводу (10). Ксенон и сопутствующие газы, выделяемые из адсорбента в процессе десорбции, направляют по линии (11) на каталитическое выжигание углеводородов в первую контактную печь (3), в которой поддерживается температура 900-950К. После каталитического выжигания углеводородов газовую смесь подают во вторую контактную печь (4), где пропускают через слой смеси магния с активной окисью алюминия при постоянном подводе тепла при температуре от 720 до 1050К. Во второй контактной печи происходит каталитическое выжигание фторхлордериватов предельных углеводородов из газовой смеси. В результате каталитического выжигания углеводородов и фторхлордериватов предельных углеводородов соответственно в первой и второй контактной печи образуются продукты сжигания - пары воды и двуокись углерода. Выходящую из второй контактной печи смесь газов охлаждают в охладителе газа (5) до температуры 290-300К и направляют на сорбционную очистку от паров воды и двуокиси углерода в блок осушки и очистки газа (6). Здесь газовая смесь поступает в один из двух попеременно работающих адсорберов, заполненных, например силикагелем или цеолитами марки КА, СаА или СаЕХ. Из блока осушки и очистки обогащенную ксеноном, например до 30-85% объемных, газовую смесь подают в блок низкотемпературного разделения (7), в котором происходит предварительное охлаждение газовой смеси в регенеративном теплообмене с отдуваемыми (отходящими) газами и ее низкотемпературная ректификация с получением жидкого ксенона чистотой 99,99999% объемных. При этом коэффициент извлечения ксенона в целом по установке достигает значения от 0,97 до 0,98. Жидкий ксенон газифицируют, компримируют до заданного давления, заполняют в баллоны и отправляют потребителю.The initial gas mixture containing xenon (for example, from 10 to 28% by volume of xenon, oxygen, nitrogen, carbon dioxide, water vapor, saturated and unsaturated hydrocarbons and derivatives of unsaturated hydrocarbons) is sent via line (8) to the adsorption apparatus (1) filled with an adsorbent that has an absorption capacity for xenon 8-10 times higher absorption capacity for other components of the gas mixture and a high coefficient of xenon extraction during desorption. At the gas outlet from the contact apparatus, the composition of the gas mixture is continuously measured. The gas mixture leaving the contact apparatus during the adsorption process is discharged into the atmosphere through a pipeline (9). The adsorption process is carried out with constant heat removal and continues until xenon appears in the gas mixture at the outlet of the contact apparatus. This reduces the amount of impurities in the gas mixture and the loss of expensive xenon. Then carry out the regeneration of the adsorbent. During regeneration, the xenon desorption process is carried out with a constant supply of heat at a temperature ranging from 333 to 353 degrees Kelvin. The desorption process is continued until the termination of the release of xenon from the adsorbent by measuring the composition of the gas mixture at the outlet of the contact apparatus (1) through the pipeline (10). Xenon and associated gases released from the adsorbent during desorption are sent via line (11) to the catalytic burning of hydrocarbons in the first contact furnace (3), which maintains a temperature of 900-950K. After the catalytic burning of hydrocarbons, the gas mixture is fed into the second contact furnace (4), where it is passed through a layer of a mixture of magnesium with active aluminum oxide with constant supply of heat at a temperature of 720 to 1050 K. In the second contact furnace, a catalytic burning of fluorochloride derivatives of saturated hydrocarbons from a gas mixture occurs. As a result of the catalytic burning of hydrocarbons and fluorochloride derivatives of saturated hydrocarbons, respectively, combustion products — water vapor and carbon dioxide — are formed in the first and second contact furnaces. The gas mixture leaving the second contact furnace is cooled in a gas cooler (5) to a temperature of 290-300K and sent for sorption purification of water and carbon dioxide vapors to the gas drying and purification unit (6). Here, the gas mixture enters one of two alternately working adsorbers filled, for example, with silica gel or zeolites of the brand KA, CaA or CaEX. From the drying and purification unit, the gas mixture enriched with xenon, for example, up to 30-85% by volume, is fed to the low-temperature separation unit (7), in which the gas mixture is pre-cooled in regenerative heat exchange with blown (exhaust) gases and its low-temperature rectification to produce liquid xenon with a purity of 99.99999% vol. At the same time, the xenon extraction coefficient in the whole installation reaches values from 0.97 to 0.98. Gas xenon is gasified, compressed to a predetermined pressure, filled into cylinders and sent to the consumer.

Для повышения эффективности работы контактного аппарата его заполняют тремя слоями адсорбента. По направлению движения газовой смеси в первом слое адсорбента используют силикагель или цеолит марки КА, во втором слое используют цеолит марки СаА или СаЕХ, а в третьем слое - цеолит марки NaX или СаТ. В первом слое адсорбента происходит предварительная осушка газовой смеси и очистка от двуокиси углерода в случае использования цеолита марки КА. Во втором слое адсорбента происходит дополнительная осушка газовой смеси и очистка ее от двуокиси углерода. В третьем слое адсорбента происходит поглощение ксенона из газовой смеси.To increase the efficiency of the contact apparatus, it is filled with three layers of adsorbent. In the direction of movement of the gas mixture, silica gel or KA zeolite is used in the first adsorbent layer, CaA or CaEX brand zeolite is used in the second layer, and NaX or CaT brand zeolite is used in the third layer. In the first adsorbent layer, the gas mixture is preliminarily dried and carbon dioxide is removed in the case of using KA grade zeolite. In the second adsorbent layer, additional drying of the gas mixture occurs and its purification from carbon dioxide. In the third adsorbent layer, xenon is absorbed from the gas mixture.

Ксенон и сопутствующие газы, выделяемые из адсорбента в контактном аппарате (1) в процессе десорбции, могут отводить по трубопроводу (12) в газгольдер (2), а из газгольдера направлять по трубопроводу (13) на каталитическое выжигание углеводородов в первую контактную печь (3). Содержащие ксенон отдуваемые газы, образующиеся при проведении ректификации газовой смеси также могут отводить по трубопроводу (14) из блока низкотемпературного разделения (7) в газгольдер, а из газгольдера направлять на каталитическое выжигание углеводородов в первую контактную печь. В результате возврата отдуваемых газов, содержащих от 0,2 до 3% ксенона, на каталитическое выжигание, очистку и низкотемпературную ректификацию коэффициент извлечения ксенона увеличивается до 0,985-0,99.Xenon and associated gases released from the adsorbent in the contact apparatus (1) during the desorption process can be discharged through the pipeline (12) to the gas holder (2), and sent from the gas holder through the pipeline (13) to the catalytic burning of hydrocarbons into the first contact furnace (3 ) The xenon-containing blowing gases generated during the rectification of the gas mixture can also be discharged through a pipe (14) from the low-temperature separation unit (7) to the gas tank, and sent from the gas tank to the catalytic burning of hydrocarbons into the first contact furnace. As a result of the return of the blown gases containing from 0.2 to 3% xenon to catalytic burning, purification and low-temperature rectification, the xenon recovery coefficient increases to 0.985-0.99.

В качестве исходной газовой смеси, содержащей ксенон, могут использовать криптоно-ксеноновую смесь газов или криптоно-ксеноновый концентрат, получаемый в установках разделения воздуха методом глубокого охлаждения. При этом криптоно-ксеноновый концентрат может содержать от 0,15 до 0,2% объемных ксенона. В этом случае в процессе низкотемпературной ректификации газовой смеси одновременно с получением чистого ксенона получают чистый криптон.As the initial gas mixture containing xenon, a krypton-xenon gas mixture or a krypton-xenon concentrate obtained in air separation plants by deep cooling can be used. At the same time, krypton-xenon concentrate may contain from 0.15 to 0.2% by volume of xenon. In this case, in the process of low-temperature rectification of the gas mixture, pure krypton is obtained simultaneously with obtaining pure xenon.

Целесообразно, чтобы в качестве холодильного агента при проведении низкотемпературной ректификации газовой смеси использовали жидкий азот.It is advisable that liquid nitrogen be used as the refrigerant during the low-temperature distillation of the gas mixture.

Кроме того, для уменьшения потерь ксенона после его десорбции при температуре от 333 до 353 градусов Кельвина дополнительно процесс десорбции ведут с постоянным подводом тепла при температуре от 453 до 473 градусов Кельвина и продолжают до момента прекращения выделения ксенона из адсорбента, что позволяет увеличить коэффициент извлечения до 0,995.In addition, to reduce the loss of xenon after desorption at a temperature of 333 to 353 degrees Kelvin, the desorption process is additionally carried out with a constant supply of heat at a temperature of 453 to 473 degrees Kelvin and continues until the xenon is stopped from adsorbent, which allows increasing the extraction coefficient to 0.995.

Для увеличения поглотительной способности адсорбента после прекращения выделения ксенона из адсорбента в процессе десорбции, адсорбент, находящийся в контактном аппарате, продувают сухим азотом или гелием, или вакуумируют. С этой же целью, после вакуумирования, адсорбент, находящийся в контактном аппарате, рекомендуется продуть сухим азотом или гелием.To increase the absorption capacity of the adsorbent after the cessation of xenon from the adsorbent during desorption, the adsorbent in the contact apparatus is purged with dry nitrogen or helium, or vacuum. For the same purpose, after evacuation, it is recommended that the adsorbent located in the contact apparatus be purged with dry nitrogen or helium.

Получение ксенона высокой чистоты (99,99999% объемных) с высоким коэффициентом извлечения (0,995) при малых затратах энергии, то есть эффективность и экономичность предложенного способа, в основном обусловлены тем, что перед каталитическим выжиганием углеводородов и низкотемпературной ректификацией производят обогащение газовой смеси ксеноном путем адсорбции ксенона из исходной газовой смеси с последующей его десорбцией, а также и тем, что отдуваемые газы отводят в газгольдер, а затем направляют на каталитическое выжигание углеводородов. Кроме того, после каталитического выжигания углеводородов проводят очистку газовой смеси от фторхлордериватов предельных углеводородов.Obtaining high-purity xenon (99.99999% by volume) with a high recovery coefficient (0.995) at low energy costs, that is, the efficiency and economy of the proposed method are mainly due to the fact that before the catalytic burning of hydrocarbons and low-temperature distillation, the gas mixture is enriched with xenon by xenon adsorption from the initial gas mixture with its subsequent desorption, as well as the fact that the blown off gases are removed to the gas tank, and then sent to the catalytic burning of hydrocarbons. In addition, after the catalytic burning of hydrocarbons, the gas mixture is purified from fluorochloride derivatives of saturated hydrocarbons.

Предлагаемый способ прошел промышленные испытания и используется в заводских условиях для получении ксенона высокой чистоты из газовой смеси, содержащей ксенон, и для получения чистого ксенона и криптона из обогащенной криптоно-ксеноновой смеси.The proposed method has passed industrial tests and is used in the factory to obtain high-purity xenon from a gas mixture containing xenon, and to obtain pure xenon and krypton from an enriched krypton-xenon mixture.

Claims (13)

1. Способ извлечения ксенона из газовой смеси, включающий каталитическое выжигание углеводородов из газовой смеси, сорбционную очистку последней от влаги и двуокиси углерода, предварительное охлаждение и низкотемпературную ректификацию газовой смеси с получением чистого ксенона и отводом его потребителю, отличающийся тем, что исходную газовую смесь, содержащую ксенон, направляют на адсорбцию в контактный аппарат, который заполняют, по меньшей мере, одним слоем адсорбента, имеющим поглотительную способность в отношении ксенона в 8-10 раз выше поглотительной способности в отношении остальных компонентов газовой смеси, на выходе из контактного аппарата непрерывно измеряют состав газовой смеси, газовую смесь, выходящую из контактного аппарата в процессе адсорбции, отводят в атмосферу, процесс адсорбции ведут при постоянном отводе тепла и продолжают до момента появления ксенона в газовой смеси на выходе из контактного аппарата, затем проводят регенерацию адсорбента, при регенерации процесс десорбции ксенона ведут с постоянным подводом тепла при температуре от 333 до 353 K, процесс десорбции продолжают до момента прекращения выделения ксенона из адсорбента, ксенон и сопутствующие газы, выделяемые из адсорбента в процессе десорбции, направляют на каталитическое выжигание углеводородов.1. A method of extracting xenon from a gas mixture, including catalytic burning of hydrocarbons from a gas mixture, sorption purification of the latter from moisture and carbon dioxide, preliminary cooling and low-temperature distillation of the gas mixture to obtain pure xenon and discharge it to the consumer, characterized in that the initial gas mixture containing xenon, is sent for adsorption to the contact apparatus, which is filled with at least one adsorbent layer having an absorption capacity for xenon of 8-10 times above the absorption capacity with respect to the remaining components of the gas mixture, at the outlet of the contact apparatus the composition of the gas mixture is continuously measured, the gas mixture leaving the contact apparatus during the adsorption process is vented to the atmosphere, the adsorption process is conducted with constant heat removal and continues until xenon the gas mixture at the outlet of the contact apparatus, then the adsorbent is regenerated, during regeneration, the xenon desorption process is carried out with a constant supply of heat at a temperature of 333 to 353 K, p otsess desorption is continued until the termination of adsorbent separation of xenon, xenon and accompanying gases emitted from the adsorbent in the desorption process is directed to the catalytic burning of hydrocarbons. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контактный аппарат заполняют тремя слоями адсорбента, при этом по направлению движения газовой смеси в первом слое адсорбента используют силикагель или цеолит марки КА, во втором слое используют цеолит марки СаА или СаЕХ, а в третьем слое - цеолит марки NaX или СаТ.2. The method according to claim 1, characterized in that the contact apparatus is filled with three layers of adsorbent, while in the direction of movement of the gas mixture in the first adsorbent layer, silica gel or KA zeolite is used, in the second layer, CaA or CaEX zeolite is used, and in the third layer - zeolite of the NaX or CaT brand. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ксенон и сопутствующие газы, выделяемые из адсорбента в процессе десорбции, отводят в газгольдер, а из газгольдера направляют на каталитическое выжигание углеводородов.3. The method according to claim 1, characterized in that xenon and associated gases released from the adsorbent in the desorption process are discharged into the gas tank, and from the gas tank are directed to the catalytic burning of hydrocarbons. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что отдуваемые газы, образующиеся при проведении низкотемпературной ректификации газовой смеси, отводят в газгольдер, а из газгольдера направляют на каталитическое выжигание углеводородов.4. The method according to claim 3, characterized in that the blown gases generated during the low-temperature distillation of the gas mixture are discharged into the gas tank, and sent from the gas tank to the catalytic burning of hydrocarbons. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходной газовой смеси, содержащей ксенон, используют криптоно-ксеноновую смесь газов.5. The method according to claim 1, characterized in that a krypton-xenon gas mixture is used as the source gas mixture containing xenon. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходной газовой смеси, содержащей ксенон, используют криптоно-ксеноновый концентрат, получаемый в установках разделения воздуха методом глубокого охлаждения.6. The method according to claim 1, characterized in that as the initial gas mixture containing xenon, krypton-xenon concentrate obtained in air separation plants by deep cooling is used. 7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что в процессе низкотемпературной ректификации газовой смеси одновременно с получением чистого ксенона получают чистый криптон.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that in the process of low-temperature rectification of the gas mixture simultaneously with obtaining pure xenon get pure krypton. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что после каталитического выжигания углеводородов газовую смесь пропускают через слой смеси магния с активной окисью алюминия при постоянном подводе тепла при температуре, от 720 до 1050 K, и затем направляют на сорбционную очистку от влаги и двуокиси углерода.8. The method according to claim 1, characterized in that after the catalytic burning of hydrocarbons, the gas mixture is passed through a layer of a mixture of magnesium with active aluminum oxide with a constant supply of heat at a temperature of 720 to 1050 K, and then sent for sorption purification from moisture and dioxide carbon. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве холодильного агента при проведении низкотемпературной ректификации газовой смеси используют жидкий азот.9. The method according to claim 1, characterized in that liquid nitrogen is used as a refrigerant when carrying out low-temperature distillation of the gas mixture. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что после десорбции ксенона при температуре от 333 до 353 K дополнительно процесс десорбции ведут с постоянным подводом тепла при температуре от 453 до 473 K и продолжают до момента прекращения выделения ксенона из адсорбента.10. The method according to claim 1, characterized in that after the desorption of xenon at a temperature of from 333 to 353 K, the desorption process is additionally carried out with a constant supply of heat at a temperature of from 453 to 473 K and continues until the release of xenon from the adsorbent is stopped. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что после прекращения выделения ксенона из адсорбента в процессе десорбции адсорбент, находящийся в контактном аппарате, продувают сухим азотом или гелием.11. The method according to claim 10, characterized in that after the cessation of xenon emission from the adsorbent during desorption, the adsorbent in the contact apparatus is purged with dry nitrogen or helium. 12. Способ по п.10, отличающийся тем, что после прекращения выделения ксенона из адсорбента в процессе десорбции адсорбент, находящийся в контактном аппарате, вакуумируют.12. The method according to claim 10, characterized in that after the cessation of xenon emission from the adsorbent during desorption, the adsorbent in the contact apparatus is evacuated. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что после вакуумирования адсорбент, находящийся в контактном аппарате, продувают сухим азотом или гелием.13. The method according to p. 12, characterized in that after evacuation, the adsorbent in the contact apparatus is purged with dry nitrogen or helium.
RU2004103284/06A 2004-02-06 2004-02-06 Method for xenon separation from gaseous mixture RU2259522C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004103284/06A RU2259522C1 (en) 2004-02-06 2004-02-06 Method for xenon separation from gaseous mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004103284/06A RU2259522C1 (en) 2004-02-06 2004-02-06 Method for xenon separation from gaseous mixture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004103284A RU2004103284A (en) 2005-07-27
RU2259522C1 true RU2259522C1 (en) 2005-08-27

Family

ID=35843013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004103284/06A RU2259522C1 (en) 2004-02-06 2004-02-06 Method for xenon separation from gaseous mixture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2259522C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011102747A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-25 Vladimir Petrovich Smetannikov Method of xenon concentrate extraction from natural combustible gas, products of its processing, including anthropogenic off gases and the device for its realization (variants)
RU2466086C2 (en) * 2010-02-16 2012-11-10 Владимир Петрович Сметанников Method of producing xenon concentrate from natural combustible gas, products of its treatment including man-caused off gases and device to this end (versions)
RU2480688C2 (en) * 2011-07-06 2013-04-27 Виталий Леонидович Бондаренко Method for obtaining xenon concentrate from xenon-containing oxygen, and plant for its implementation
RU2692188C1 (en) * 2018-07-06 2019-06-21 Рябов Дмитрий Владиславович Method of producing highly enriched xenon concentrate (versions)
RU2707767C1 (en) * 2016-08-23 2019-11-29 Праксайр Текнолоджи, Инк. Cryogenic adsorption process for xenon extracting
US20210041405A1 (en) * 2018-01-24 2021-02-11 Sri International Apparatuses and methods involving extraction of heavy rare gases
RU2754223C1 (en) * 2020-07-29 2021-08-30 Общество с ограниченной ответственностью " Мембранные и каталитические системы" Method for obtaining xenon concentrate from natural gas
US11679979B2 (en) 2018-05-08 2023-06-20 Curium Us Llc Systems and methods for production of Xenon-133

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011102747A1 (en) * 2010-02-16 2011-08-25 Vladimir Petrovich Smetannikov Method of xenon concentrate extraction from natural combustible gas, products of its processing, including anthropogenic off gases and the device for its realization (variants)
RU2466086C2 (en) * 2010-02-16 2012-11-10 Владимир Петрович Сметанников Method of producing xenon concentrate from natural combustible gas, products of its treatment including man-caused off gases and device to this end (versions)
RU2480688C2 (en) * 2011-07-06 2013-04-27 Виталий Леонидович Бондаренко Method for obtaining xenon concentrate from xenon-containing oxygen, and plant for its implementation
RU2707767C1 (en) * 2016-08-23 2019-11-29 Праксайр Текнолоджи, Инк. Cryogenic adsorption process for xenon extracting
US20210041405A1 (en) * 2018-01-24 2021-02-11 Sri International Apparatuses and methods involving extraction of heavy rare gases
US11796514B2 (en) * 2018-01-24 2023-10-24 Sri International Apparatuses and methods involving extraction of heavy rare gases
US11679979B2 (en) 2018-05-08 2023-06-20 Curium Us Llc Systems and methods for production of Xenon-133
RU2692188C1 (en) * 2018-07-06 2019-06-21 Рябов Дмитрий Владиславович Method of producing highly enriched xenon concentrate (versions)
RU2754223C1 (en) * 2020-07-29 2021-08-30 Общество с ограниченной ответственностью " Мембранные и каталитические системы" Method for obtaining xenon concentrate from natural gas

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004103284A (en) 2005-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11918950B2 (en) Deep-condensation VOCs recovery system using air as refrigerant
JP2967871B2 (en) Carbon dioxide and water adsorption method and adsorbent
US4971606A (en) Closed-loop thermal regeneration of adsorbents containing reactive adsorbates
TW455505B (en) Process and apparatus for removing water, carbon dioxide and nitrous oxide from a feed air stream, process and apparatus for air separation
JP3983310B2 (en) Method for removing carbon dioxide from a gas stream
TW201347830A (en) Purification of air
US6125655A (en) Process for purifying air by adsorbing CO2 and H2 O impurities on calcined alumina
JP3416391B2 (en) Pretreatment method and apparatus for air liquefaction separation apparatus
CA2168614A1 (en) Removal of carbon dioxide from gas streams
JP2003175311A (en) Thermal swing adsorption method and adsorption unit and apparatus therefor
JP2000317244A (en) Method and device for purifying gas
EP0284850B1 (en) Improved adsorptive purification process
RU2613914C9 (en) Method for processing natural hydrocarbon gas
RU2259522C1 (en) Method for xenon separation from gaseous mixture
US6391092B1 (en) Thermal swing adsorption process for the removal of dinitrogen oxide, hydrocarbons and other trace impurities from air
JP3163110B2 (en) Pressure swing adsorption process for removing water vapor and carbon dioxide impurities from air
RU2206375C1 (en) Commercial gaseous carbon dioxide production process
KR101044402B1 (en) Method and apparatus for purification of the air to be used as raw material in cryogenic air separation
US2727587A (en) Method for the purification and separation of gas mixtures
JP2002137909A (en) Helium gas refining method
JPH03135410A (en) Pressure swing method for separating and recovering volatile organic matter
CN106731497B (en) Decarbonizing and extracting N from nitric acid industrial tail gas 2 O purification device and process method
JP2000272905A (en) Removal of organic impurity in methanol degradation gas by closed tsa method
SU278714A1 (en) Method of air separation
JPS5973415A (en) Preparation of liquefied carbonic acid from waste combustion gas of liquefied natural gas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090207

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20091120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130207