RU2263861C1 - Способ разделения неоногелиевой смеси и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ разделения неоногелиевой смеси и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2263861C1
RU2263861C1 RU2004126268/06A RU2004126268A RU2263861C1 RU 2263861 C1 RU2263861 C1 RU 2263861C1 RU 2004126268/06 A RU2004126268/06 A RU 2004126268/06A RU 2004126268 A RU2004126268 A RU 2004126268A RU 2263861 C1 RU2263861 C1 RU 2263861C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neon
gas
heat exchanger
stripping gas
adsorbers
Prior art date
Application number
RU2004126268/06A
Other languages
English (en)
Inventor
М.Ю. Савинов (RU)
М.Ю. Савинов
В.Л. Бондаренко (RU)
В.Л. Бондаренко
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 RU2004126268/06A priority Critical patent/RU2263861C1/ru
Priority to PCT/RU2005/000219 priority patent/WO2006031148A1/ru
Priority to UAA200503954A priority patent/UA78867C2/uk
Application granted granted Critical
Publication of RU2263861C1 publication Critical patent/RU2263861C1/ru

Links

Classifications

    • 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
    • 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.
    • 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
    • F25J3/04945—Details of internal structure; insulation and housing of the cold box
    • 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
    • F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • 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
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • 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
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • 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
    • F25J2205/40—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using hybrid system, i.e. combining cryogenic and non-cryogenic separation techniques
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with the feed stream
    • 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
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • 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
    • F25J2215/30—Helium
    • 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
    • F25J2215/32—Neon
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • 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
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Изобретение относится к криогенной технике. Способ разделения неоногелиевой смеси включает компримирование потока неоногелиевой смеси, его охлаждение и сепарирование при температуре 28-29,5 К и давлении, превышающем критическое давление для неона, с образованием потоков отдувочного газа и жидкой фракции. Из потока отдувочного газа дополнительно в адсорберах поглощают неон. Адсорберы продувают при десорбции гелием. Поток продуваемого газа смешивают с потоком неоногелиевой смеси перед компримированием. Устройство разделения неоногелиевой смеси включает компрессор с линией всасывания, основной теплообменник с патрубками входа и выхода отдувочного газа, низкотемпературный теплообменник, сепаратор с линиями выхода отдувочного газа и жидкой фракции, ректификационную колонну с испарителем в кубе и переключающиеся адсорберы. Патрубок входа газа каждого адсорбера соединен линиями, снабженными клапанами, с линией выхода отдувочного газа из сепаратора после низкотемпературного теплообменника и с линией всасывания компрессора. Патрубок выхода газа каждого адсорбера соединен линиями, снабженными клапанами, с патрубком входа отдувочного газа в основной теплообменник и с патрубком выхода отдувочного газа из основного теплообменника. Испаритель колонны имеет со стороны кипения капиллярно-пористое покрытие. Изобретение позволяет увеличить экономичность способа и уменьшить металлоемкость устройства. 2 н. п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к очистке и разделению неоногелиевой смеси, получаемой на воздухоразделительных установках, и может быть использовано в химической и нефтегазовой промышленности.
Известен способ получении неона высокой чистоты (см. Вестник Московского государственного технического университета. Сер. Машиностроение. - Специальный выпуск "Криогенная и холодильная техника, криомедицина". - 1996. - С.79-83). Согласно известному способу предварительно очищенную от азота, кислорода, водорода и др. газов неоногелиевую смесь охлаждают с сжижением конденсируемой части смеси, охлажденную смесь сепарируют при давлении 2,5 МПа и температуре 30,5 К в пароотделителе с образованием потоков жидкой фракции и отдувочного газа, поток жидкой фракции после дросселирования направляют на орошение ректификационной колонны с получением в кубе колонны продукционного неона, а поток отдувочного газа, содержащего 18% неона, выводят из установки.
Недостатком известного способа является низкая экономичность, вызванная большими потерями неона в отдувочном газе и невозможностью получения наряду с продукционным неоном продукционного гелия, большая металлоемкость.
Целью изобретения является повышение экономичности путем максимального извлечения продукционных неона и гелия из исходной смеси, снижение металлоемкости.
Поставленная цель достигается тем, что в способе разделения неоногелиевой смеси, включающем компремирование потока неоногелиевой смеси, его охлаждение и сепарирование с образованием потоков отдувочного газа и жидкой фракции отличительной особенностью является то, что из потока отдувочного газа дополнительно в адсорберах поглощают неон с образованием на выходе продукционного гелия, адсорберы при десорбции продувают гелием, причем поток продуваемого газа смешивают с потоком неоногелиевой смеси перед компремированием, а сепарируют поток неоногелиевой смеси при температуре 28-29,5 К и давлении, превышающем критическое давление для неона, которое равно 2,654 МПа.
Известно устройство для получения неона высокой чистоты, включающее компрессор неоногелиевой смеси, основной теплообменник, адсорбер на потоке исходной смеси, низкотемпературный теплообменник, конденсатор-испаритель, ректификационную колонну с испарителем в кубе, пароотделитель, соединенных трубопроводами (линиями) с арматурой, дополнительный циркуляционный неоновый холодильный цикл (см. Вестник Московского государственного технического университета. Сер. Машиностроение. - Специальный выпуск "Криогенная и холодильная техника, криомедицина". - 1996 - С.79-83).
Недостатком известного устройства является низкая экономичность, вызванная большими потерями неона в отдувочном газе и невозможностью получения наряду с продукционным неоном продукционного гелия, большая металлоемкость.
Целью изобретения является повышение экономичности путем максимального извлечения продукционных неона и гелия из исходной смеси, снижение металлоемкости.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве разделения неоногелиевой смеси, включающем компрессор с линией всасывания, основной теплообменник с патрубками входа и выхода отдувочного газа, низкотемпературный теплообменник, сепаратор с линиями выхода отдувочного газа и жидкой фракции, ректификационную колонну с испарителем в кубе, отличительной особенностью является то, что устройство дополнительно содержит переключающиеся адсорберы с патрубками входа и выхода газа, причем патрубок входа газа каждого адсорбера соединен линиями, снабженными клапанами, с линией выхода отдувочного газа из сепаратора после низкотемпературного теплообменника и с линией всасывания компрессора, патрубок выхода газа каждого адсорбера соединен линиями, снабженными клапанами, с патрубком входа отдувочного газа в основной теплообменник и с патрубком выхода отдувочного газа из основного теплообменника, а испаритель колонны имеет со стороны кипения покрытие с капиллярно-пористыми свойствами.
Заявляемый способ разделения неоногелиевой смеси может быть реализован в заявляемом устройстве, схематично показанном на чертеже.
Устройство (установка) содержит компрессор 1 с линией всасывания 22, основной теплообменник 2, адсорбер 3, низкотемпературный теплообменник 4, сепаратор 5, ректификационную колонну 6 с испарителем 7, имеющим со стороны кипения покрытие с капилярно-пористыми свойствами, конденсатор-испаритель 8, переключающиеся адсорберы 9-1, 9-2, каждый из которых помещен в охлаждаемую рубашку 10-1, 10-2, снабженную нагревательным элементом 11-1, 11-2, водокольцевой вакуумный насос 12, механический вакуумный насос 13. Низкотемпературное оборудование установки размещено в кожухе 14 под разряжением, создаваемым вакуумным насосом 13. Патрубок на нагнетании компрессора 1 линией 15 потока неоногелиевой смеси соединен через основной теплообменник 2, адсорбер 3, низкотемпературный теплообменник 4, конденсатор-испаритель 8, испаритель 7 с патрубком сепаратора 5, расположенного в средней части. Патрубок, расположенный в нижней части сепаратора 5, соединен линией 16 потока жидкой фракции, снабженной дроссельным клапаном 17, с головой ректификационной колонны 6, а патрубок, расположенный в верхней части сепаратора 5, соединен линией 18 потока отдувочных газов, снабженной дроссельным клапаном 19, через низкотемпературный теплообменник 4 и линиями 18-1, 18-2, снабженными клапанами, с патрубками входа газа переключающихся адсорберов 9-1, 9-2, патрубки выхода газа которых соединены линиями 20-1, 20-2, снабженных клапанами, и линией 20 с патрубком входа отдувочного газа в основной теплообменник 2. Линии 21-1, 21-2, снабженные клапанами, и линия 21 соединяют патрубки входа газа переключающихся адсорберов 9-1, 9-2 с линией 22 всасывания компрессора 1, а линии 23-1, 23-2, снабженные клапанами, и линии 23 и 24 соединяют патрубки выхода газа переключающихся адсорберов 9-1, 9-2 с патрубком выхода отдувочного газа из основного теплообменника 2. Рубашки 11-1, 11-2 переключающихся адсорберов 9-1, 9-2, а также рубашка адсорбера 3 в нижней части соединены линиями 26-1, 26-2, 26-3, снабженных клапанами, с линией 26 потока жидкого азота, а в верхней части - линиями 27-1, 27-2, 27-3, снабженных клапанами, с линией 27 потока пара азота в водокольцевой вакуумный насос 12. Патрубок, расположенный в нижней части куба колонны 6, соединен линией 25 потока продукционного неона через конденсатор-испаритель 8, низкотемпературный теплообменник 4, основной теплообменник 2 с выходом из установки. Патрубок, расположенный вверху головы колонны, соединен линией 28 потока газообразной фракции через низкотемпературный теплообменник 4 и основной теплообменник 2 с линией 22 всасывания компрессора 1.
Способ разделения неоногелиевой смеси осуществляют следующим образом.
Вначале осуществляют захолаживание аппаратов жидким азотом. Для этого по линии 26 потока жидкого азота и линиям 26-1, 26-2, 26-3 подают жидкий азот в рубашки 10-1, 10-2 адсорберов 9-1 и 9-2 и адсорбер 3, образовавшиеся пары азота отводят по линиям 27-1, 27-2, 27-3 и далее по линии 27 потока пара азота через основной теплообменнике 2 в атмосферу. В конце захолаживания включают водокольцевой вакуумный насос 12, поддерживая давление в рубашках адсорберов приблизительно 0,015 МПа, обеспечивая термостатирование адсорберов при работе при температуре ~ 64 К.
Предварительно очищенную от примесей азота, кислорода, водорода неоногелиевую смесь, получаемую на воздухоразделительных установках, подают по линии всасывания 22 к компрессору 1, где сжимают до давления, превышающее критическое давление для неона, преимущественно до давления 11-15 МПа. Сжатую неоногелиевую смесь направляют в линию 15 потока неоногелиевой смеси где последовательно охлаждают за счет обратных потоков, выводимых из установки, вначале в основном теплообменнике 2, затем в низкотемпературном теплообменнике 4, конденсаторе-испарителе 8. В испарителе 7 с поверхностью теплообмена со стороны кипения неона, обладающей капилярно-пористыми свойствами, неоногелиевую смесь охлаждают до температуры 28-29,5 К с получением жидкой фазы и подают в сепаратор 5, где разделяют с образованием жидкой фракции и отдувочных газов. В адсорбере 3 поглощают из неоногелиевой смеси возможные микропримеси.
Жидкую фракцию по линии 16 потока жидкой фракции после дросселирования в дроссельном клапане 17 подают в голову колонны 6 в качестве флегмы на орошение. В результате процесса ректификации в кубе колонны 6 концентрируется продукционный неон высокой чистоты, а в голове - газообразная фракция, которую по линии 28 потока газообразной фракции через низкотемпературный теплообменник 4, основной теплообменник 2, охлаждая прямой поток, направляют в линию 22 всасывания компрессора 1.
Из куба ректификационной колонны 6 продукционный неон по линии 25 потока продукционного неона подают последовательно в конденсатор-испаритель 8, низкотемпературный теплообменник 4, основной теплообменник 2, в которых испаряют и нагревают потоком неоногелиевой смеси, и выводят из установки.
Отдувочные газы из верхней части сепаратора 5 подают в линию 18 потока отдувочных газов и после дросселирования в дроссельном клапане 19 через низкотемпературный теплообменник 4 направляют к одному из переключающихся адсорберов, например, по линии 18-1 к адсорберу 9-1, где осуществляют поглощение неона. Выходит из адсорбера 9-1 поток продукционного гелия, который по линиям 20-1,20 направляют в основной теплообменник 2 и по линии 24 потока продукционного гелия выводят из установки.
Во время адсорбции неона из отдувочных газов в адсорбере 9-1 в другом адсорбере 9-2 производят десорбцию. Для этого клапанами на линиях 26-2 и 27-2 перекрывают подачу жидкого азота и отвод паров азота из рубашки 10-2 нагревательным элементом 11-2 повышают температуру жидкого азота до ~80К, осуществляя нагрев адсорбера. При повышении температуры адсорбера происходит активное выделение неона, который по линям 21-2, 21 направляют в линию 22 всасывания компрессора. Для продувки адсорбера 9-2 во время десорбции по линиям 23,23-2 подают гелий.
Использование в испарителе колонны со стороны кипения неона поверхности, обладающей капилярно-пористыми свойствами, например алюминиевое капилярно-пористое покрытие толщиной 0,3-0,6 мм с открытой пористостью не менее 25-30% и средним эквивалентным диаметром пор не более 70 мкм, позволяет уменьшить температурный напор между теплообменивающимися средами на выходе из аппарата до ~0,5 К и глубже охладить неоногелиевую смесь до температуры 28-29,5 К.
Сжатие неоногелиевой смеси до давления, превышающего критическое давление для неона, и ее глубокое охлаждение до температуры 28-29, 5 К позволят уменьшить содержание неона в потоке отдувочного газа на 5% об. и более и уменьшить габариты и массу адсорберов неона. При сжатии неоногелиевой смеси до давления 12 МПа и выше не нужен дополнительный холодильный цикл, что снижает металлоемкость устройства по сравнению с известным решением.
Предложенный способ и устройство разделения неоногелиевой смеси позволяет увеличить коэффициент извлечения неона до 0,99995 при одновременном получении продукционного гелия с таким же коэффициентом извлечения, что увеличивает экономичность устройства по сравнению с известным решением. При этом уменьшается металлоемкость устройства как за счет уменьшения массы неоновых адсорберов, так и за счет исключения дополнительного холодильного цикла.

Claims (2)

1. Способ разделения неоногелиевой смеси, включающий компримирование потока неоногелиевой смеси, его охлаждение и сепарирование с образованием потоков отдувочного газа и жидкой фракции, отличающийся тем, что из потока отдувочного газа дополнительно в адсорберах поглощают неон, адсорберы продувают при десорбции гелием, причем поток продуваемого газа смешивают с потоком неоногелиевой смеси перед компримированием, а поток неоногелиевой смеси сепарируют при температуре 28-29,5 К и давлении, превышающем критическое давление для неона.
2. Устройство разделения неоногелиевой смеси, включающее компрессор с линией всасывания, основной теплообменник с патрубками входа и выхода отдувочного газа, низкотемпературный теплообменник, сепаратор с линиями выхода отдувочного газа и жидкой фракции, ректификационную колонну с испарителем в кубе, отличающееся тем, что дополнительно содержит переключающиеся адсорберы с патрубками входа и выхода газа, причем патрубок входа газа каждого адсорбера соединен линиями, снабженными клапанами, с линией выхода отдувочного газа из сепаратора после низкотемпературного теплообменника и с линией всасывания компрессора, патрубок выхода газа каждого адсорбера соединен линиями, снабженными клапанами, с патрубком входа отдувочного газа в основной теплообменник и с патрубком выхода отдувочного газа из основного теплообменника, а испаритель колонны имеет со стороны кипения капиллярно-пористое покрытие.
RU2004126268/06A 2004-09-01 2004-09-01 Способ разделения неоногелиевой смеси и устройство для его осуществления RU2263861C1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004126268/06A RU2263861C1 (ru) 2004-09-01 2004-09-01 Способ разделения неоногелиевой смеси и устройство для его осуществления
PCT/RU2005/000219 WO2006031148A1 (fr) 2004-09-01 2005-04-22 Procede et dispositif de separation d'un melange neon-helium
UAA200503954A UA78867C2 (en) 2004-09-01 2005-04-25 Method and device for separation of neon-helium mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004126268/06A RU2263861C1 (ru) 2004-09-01 2004-09-01 Способ разделения неоногелиевой смеси и устройство для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2263861C1 true RU2263861C1 (ru) 2005-11-10

Family

ID=35865472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004126268/06A RU2263861C1 (ru) 2004-09-01 2004-09-01 Способ разделения неоногелиевой смеси и устройство для его осуществления

Country Status (3)

Country Link
RU (1) RU2263861C1 (ru)
UA (1) UA78867C2 (ru)
WO (1) WO2006031148A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528727C2 (ru) * 2013-01-09 2014-09-20 Виталий Леонидович Бондаренко Установка для мембранного разделения неоно-гелиевой смеси

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114562852B (zh) * 2022-03-22 2022-09-06 北京中科富海低温科技有限公司 一种氦气脱氖系统及其方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU760751A1 (ru) * 1978-04-03 1986-11-15 Obedinennyj I Yadernykh I "cпocoб paздeлehия cmecи гaзob"
SU1388679A1 (ru) * 1986-04-22 1988-04-15 Объединенный Институт Ядерных Исследований Установка дл разделени неоногелиевой смеси
RU2166354C2 (ru) * 2000-08-29 2001-05-10 Савинов Михаил Юрьевич Устройство получения первичного криптоно-ксенонового концентрата

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Вестник Московского государственного технического университета, сер. Машиностроение, Специальный выпуск "Криогенная и холодильная техника, криомедицина", 1996, с.79-83. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528727C2 (ru) * 2013-01-09 2014-09-20 Виталий Леонидович Бондаренко Установка для мембранного разделения неоно-гелиевой смеси

Also Published As

Publication number Publication date
UA78867C2 (en) 2007-04-25
WO2006031148A1 (fr) 2006-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109838975B (zh) 一种低能耗液氮制取装置及工艺
CN1144999C (zh) 对富含甲烷的气流进行液化的方法
JP3277340B2 (ja) 半導体製造工場向け各種ガスの製造方法及び装置
KR100192874B1 (ko) 공기 분리
JPS581350B2 (ja) 気体酸素製造法及び該製造法実施用低温プラント
CN106288653A (zh) 一种单塔低温精馏回收氩气的装置及纯化回收氩气的方法
EP1612496B1 (en) Air separator
US20210071948A1 (en) Method and device for producing air product based on cryogenic rectification
US4746343A (en) Method and apparatus for gas separation
US20080289362A1 (en) Process and apparatus for low-temperature air fractionation
CN111306891A (zh) 一种氧气的制备工艺
WO1986000693A1 (en) Apparatus for producing high-frequency nitrogen gas
WO1986000694A1 (en) Apparatus for producing high-purity nitrogen gas
KR100902911B1 (ko) 폐헬륨가스 농축정제장치
TWI628401B (zh) 透過以可變能耗低溫分離空氣來提取氧之方法與裝置
CN101509722A (zh) 蒸馏方法和设备
CN104185767B (zh) 用于产生两股净化的部分空气流的方法和设备
CN101535755B (zh) 低温空气分离系统
RU2263861C1 (ru) Способ разделения неоногелиевой смеси и устройство для его осуществления
TWI417495B (zh) 氮氣產生方法及此方法所採用之裝置
CN1488908A (zh) 排除氮气的方法和设备
CN111542723B (zh) 一种基于深冷精馏工艺生产空气产品的方法及空分系统
CN216080638U (zh) 单压缩双增压双膨胀高纯氮制取装置
CN1423108A (zh) 通过低温空气分馏来生产高纯度氮的工艺和设备
RU2741460C1 (ru) Установка для разделения углеводородсодержащей газовой смеси с получением гелия