RU2673513C1 - Способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата - Google Patents

Способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата Download PDF

Info

Publication number
RU2673513C1
RU2673513C1 RU2017143620A RU2017143620A RU2673513C1 RU 2673513 C1 RU2673513 C1 RU 2673513C1 RU 2017143620 A RU2017143620 A RU 2017143620A RU 2017143620 A RU2017143620 A RU 2017143620A RU 2673513 C1 RU2673513 C1 RU 2673513C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentrate
kryptonoxenone
krypton
stream
xenon
Prior art date
Application number
RU2017143620A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Юрьевич Савинов
Владимир Емельянович Позняк
Original Assignee
Михаил Юрьевич Савинов
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 Михаил Юрьевич Савинов filed Critical Михаил Юрьевич Савинов
Priority to RU2017143620A priority Critical patent/RU2673513C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2673513C1 publication Critical patent/RU2673513C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof
    • C01B23/001Purification or separation processes of noble gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата включает подачу по линиям отдельных потоков криптоноксенонового концентрата из группы источников 1-3 и 4-5, их смешение соответственно в коллекторе 13, 12 с образованием суммарного потока криптоноксенонового концентрата в линии 17 и подачу его в устройство получения криптоноксеноновой смеси III, при этом дополнительно осуществляют сбор и смешение в коллекторе 18, 10 по крайней мере одного отдельного потока криптоноксенонового концентрата группы источников 6-7 и 8-9, удаленных от устройства получения криптоноксеноновой смеси III, с образованием общего потока криптоноксенонового концентрата, который инжектируют с помощью инжектора 22, дожимают в компрессоре 23, транспортируют по линии 24 к устройству получения криптоноксеноновой смеси III и перед подачей в устройство III смешивают в инжекторе 25 с суммарным потоком криптоноксенонового концентрата в линии 17, образуя итоговый поток криптоноксенонового концентрата 26, направляя общий поток криптоноксенонового концентрата в качестве рабочего потока, а суммарный поток криптоноксенонового концентрата - в качестве инжектируемого потока. Технический результат - увеличение числа отдельных потоков криптоноксенонового концентрата на одну установку получения криптоноксеноновой смеси, увеличение давления итогового потока и содержания в нем целевых компонентов, уменьшение потребности в хладагенте при переработке итогового потока в установке получения криптоноксеноновой смеси. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.
В технологии производства криптоноксеноновой смеси, получаемой на воздухоразделительных установках, размещенных в цехах разделения воздуха предприятий, возникает необходимость сбора потоков криптоноксенонового концентрата, поступающих из отдельных воздухоразделительных установок (источников), в единый (итоговый) поток и его подачу на дальнейшую переработку в устройство получения криптоноксеноновой смеси. Поток криптоноксенонового концентрата из отдельных воздухоразделительных установок может выводиться как в газообразном, так и в жидком виде. В случае вывода потока криптоноксенонового концентрата в жидком виде его насосом подают в теплый газификатор, обогреваемый горячей водой или водяным паром, и далее направляют в линию выдачи для смешения. Насос и теплый газификатор устанавливают рядом непосредственно у воздухоразделительной установки.
На территории крупных предприятий может находиться не один, а два или более цеха разделения воздуха, удаленных друг от друга на несколько километров. Цеха разделения воздуха укомплектованы различными моделями воздухоразделительных установок: здесь есть работающие модели ранних выпусков (КтК-35-U3, КААр-32, КААр-15, К-11 и др.) и воздухоразделительные установки нового поколения (АКАр 40/35-2, КтА 35/20 и др.). Давления потоков криптоноксенонового концентрата для разных моделей также различны и составляют 0,135÷0,14 МПа для установок ранних выпусков и 0,2÷0,22 МПа для установок нового поколения.
Известен способ сбора и смешения отдельных потоков криптонового концентрата, поступающих из блоков первичного обогащения воздухоразделительных установок, с суммарным содержанием 0,1÷0,2% криптона и ксенона путем их подачи в мягкий газгольдер, из которого смесь направляют в компрессор, сжимают и подают в установку получения криптоноксеноновой смеси (см. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Под ред. В.И. Епифановой, Л.С. Аксельрода; в 2Т. - М.; Машиностроение, 1973. - Т. 2, стр. 86). Недостатками известного способа смешения являются низкое давление смешанного потока и сбор потоков криптонового концентрата в пределах группы воздухоразделительных установок одного цеха разделения воздуха. Низкое давление смешанного потока обусловлено тем, что смешение потоков происходит в газгольдере динамически при постоянном давлении, в результате чего давление смешанного потока не может превышать минимального давления отдельного потока криптонового концентрата.
Известен способ сбора и смешения отдельных потоков криптонового концентрата, поступающих из воздухоразделительных установок в жидком или/и газообразном виде, с образованием смешанного потока криптонового концентрата более высокого давления, чем давление газообразного потока первичного криптонового концентрата и подачу его в установку для получения криптоноксеноновой смеси (см. RU 112839,U1 B01D 53/02, F25J 3/02). Недостатками известного способа являются: повышены затраты на получение криптоноксеноновой смеси за счет установки дорогостоящего емкостного оборудования, не обеспечены взрывобезопасные условия эксплуатации этого оборудования, применен внешний источник энергии (газообразный кислород) для повышения давления в эжекторе газообразного потока криптонового концентрата, снижена по сравнению с первоначальной концентрация криптона и ксенона в потоке первичного концентрата на входе в установку в результате подачи растворителя (кислорода) в качестве рабочего газа в эжектор, увеличен объем перерабатываемого газа в установке получения криптоноксеноновой смеси, сбор и смешение потоков криптонового концентрата осуществляют в пределах группы воздухоразделительных установок одного цеха.
Целью изобретения является повышение качества и количества итогового потока криптоноксенонового концентрата за счет охвата большего числа источников потока криптоноксенонового концентрата на одно устройство получения криптоноксеноновой смеси, увеличения давления и концентрации криптона и ксенона в концентрате на входе в устройство.
Поставленная цель достигается тем, что в способе сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата, включающем подачу по линиям отдельных потоков криптоноксенонового концентрата из группы источников, их смешение в коллекторе динамическим способом с образованием суммарного потока криптоноксенонового концентрата и подачу его в устройство получения криптоноксеноновой смеси, отличительной особенностью является то, что дополнительно осуществляют сбор и смешение отдельных потоков криптоноксенонового концентрата группы источников, удаленных от устройства получения криптоноксеноновой смеси, с образованием общего потока криптоноксенонового концентрата, который компримируют, транспортируют по линии к устройству получения криптоноксеноновой смеси и перед подачей в устройство смешивают в инжекторе с суммарным потоком криптоноксенонового концентрата, образуя итоговый поток криптоноксенонового концентрата, направляя его в качестве рабочего потока, а суммарный поток криптоноксенонового концентрата - в качестве инжектируемого потока, при этом в линиях отдельных потоков криптоноксенонового концентрата определяют давление, концентрацию криптона, ксенона и непрерывно измеряют концентрацию углеводородов (метана), для каждой группы источников криптоноксенонового концентрата смешивают в коллекторе только отдельные потоки с одинаковыми или близкими значениями давления с образованием смешанных потоков с наибольшими значениями давления и смешанных потоков с наименьшими значениями давления, суммарный поток криптоноксенонового концентрата и общий поток криптоноксенонового концентрата создают смешением в инжекторах смешанных потоков с наибольшими значениями давления в качестве рабочего потока и смешанных потоков с наименьшего значениями давления в качестве инжектируемого потока, а расходы отдельных потоков криптоноксенонового концентрата устанавливают в соответствии с содержанием в их потоке углеводородов (метана), криптона и ксенона.
Заявленный способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата может быть реализован, например, в устройстве, показанном схематично на чертеже, на примере сбора и смешения криптоноксенонового концентрата девяти воздухоразделительных установок (источников), пять (1÷5) из которых расположены в I цехе разделения воздуха, а четыре (6÷9) - во II цехе разделения воздуха, удаленном от I цеха разделения воздуха, и установки III получения криптоноксеноновой смеси, которая территориально расположена вблизи I цеха разделения воздуха. При этом источники 1, 2, 3 криптоноксенонового концентрата - это установки более раннего выпуска с давлением потоков криптоноксенонового концентрата 0,135÷0,14 МПа, а источники 4, 5 - установки нового поколения с давлением потоков криптоноксенонового концентрата 0,2÷0,22 МПа, одна (4) из которых выдает поток криптоноксенонового концентрата в виде жидкости, а другая (5) - в виде газа. Источники 6, 7 криптоноксенонового концентрата удаленного цеха II - установки более раннего выпуска с давлением потоков криптоноксенонового концентрата 0,135÷0,14 МПа, а источники 8, 9 криптоноксенонового концентрата - установки нового поколения с давлением потоков криптоноксенонового концентрата 0,2÷0,22 МПа, которые выдают потоки криптоноксенонового концентрата в виде газа. Каждый из источников 1÷9 криптоноксенонового концентрата имеет линию л1÷л9 выдачи криптоноксенонового концентрата, снабженную манометром PJ1÷PJ9, прибором QJ1÷QJ9 измерения концентрации примесей (метана, криптона, ксенона), расходомером FJ1÷FJ9 и клапаном P1÷Р9 регулирования расхода. На схеме приборы условно показаны только для 1 и 9 источников криптоноксенонового концентрата. Линия л4 выдачи криптоноксенонового концентрата источника 4 в виде жидкости содержит дополнительно установленные рядом с установкой насос 10 и газификатор 11, обогреваемый горячей водой или водяным паром. Устройство также содержит коллекторы 13, 18 потоков криптоноксенонового концентрата наименьшего давления, коллекторы 12, 20 потоков криптоноксенонового концентрата наибольшего давления, инжекторы 14, 22, 25, компрессор 23, установку получения криптоноксеноновой смеси III (например, установку «ХРОМ-3» по патенту RU 2149676, С1), соединенных линиями потоков криптоноксенонового концентрата.
Линии выдачи л1÷л3 потоков криптоноксенонового концентрата на выходе соединены соответственно с патрубками входа коллектора 13 наименьшего давления, патрубок выхода которого соединен линией 16 смешанного потока с наименьшим значением давления с камерой инжектируемого потока инжектора 14. Линии л4 и л5 потоков криптоноксенонового концентрата на выходе соединены соответственно с патрубками входа коллектора 12 наибольшего давления, патрубок выхода которого соединен линией 15 смешанного потока с наибольшими значениями давления с камерой рабочего потока инжектора 14. Выходной патрубок инжектора 14 линией 17 суммарного потока криптоноксенонового концентрата соединен с камерой инжектируемого потока инжектора 25. Линии л6, л7 потоков криптоноксенонового концентрата на выходе соединены соответственно с патрубками входа коллектора 18 наименьшего давления удаленных источников, патрубок выхода которого соединен линией 19 смешанных потоков удаленных источников с наименьшими значениями давления с камерой инжектируемого потока инжектора 22. Линии л8, л9 потоков криптоноксенонового концентрата на выходе соединены соответственно с патрубками входа коллектора 20 наибольшего давления удаленных источников, патрубок выхода которого соединен линией 21 смешанного потока удаленных источников с наибольшими значениями давления с камерой рабочего потока инжектора 22. Выходной патрубок инжектора 22 линией 24 общего потока криптоноксенонового концентрата, содержащей компрессор 23, соединен с камерой рабочего потока инжектора 25, патрубок выхода которого линией 26 итогового потока криптоноксенонового концентрата соединен с входным патрубком установки III получения криптоноксеноновой смеси.
Заявленный способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата осуществляют следующим образом. Используя вначале технические характеристики имеющихся воздухоразделительных установок, а затем измерив давление криптоноксенонового концентрата в отдельных линиях л1÷л9 по показаниям манометров PJ1÷PJ9, в каждой группе источников I, II разделяют отдельные потоки криптоноксенонового концентрата по давлению на две подгруппы: подгруппа отдельных потоков криптоноксенонового концентрата с наименьшим значением давления (л1, л2, л3 и л6, д7) и подгруппа отдельных потоков криптоноксенонового концентрата с наибольшим значением давления (л4, д5 и л8, л9). В группе источников I отдельные потоки л1, л2, л3 криптоноксенонового концентрата динамически смешивают в коллекторе 13 с образованием на выходе смешанного потока с наименьшим значением давления, который по линии 16 направляют в камеру инжектируемого потока инжектора 14. Отдельные потоки л4, л5, криптоноксенонового концентрата динамически смешивают в коллекторе 12 с образованием на выходе смешанного потока с наибольшим значением давления, который по линии 15 направляют в рабочую камеру инжектора 14.На выходе из инжектора 14 получают суммарный поток криптоноксенонового концентрата, который по линии 17 подают в камеру инжектируемого потока инжектора 25.
Аналогично осуществляют смешение отдельных потоков группе II источников. Отдельные потоки л6, л7 криптоноксенонового концентрата динамически смешивают в коллекторе 18 с образованием на выходе смешанного потока удаленных источников с наименьшим значением давления, который по линии 19 направляют в камеру инжектируемого потока инжектора 22. Отдельные потоки л8, л9, криптоноксенонового концентрата динамически смешивают в коллекторе 20 с образованием на выходе смешанного потока удаленных источников с наибольшим значением давления, который по линии 21 направляют в рабочую камеру инжектора 22. На выходе из инжектора 22 получают общий поток криптоноксенонового концентрата, который дожимают в компрессоре 23 и по протяженной линии 24 под повышенным давлением доставляют в рабочую камеру инжектора 25. Полученную на выходе инжектора 25 смесь в виде итогового потока криптоноксенонового концентрата подают в установку III получения криптоноксеноновой смеси.
Расход отдельных потоков криптоноксенонового концентрата устанавливают и регулируют клапанами Р1÷Р9 по показаниям расходомеров FJ1÷FJ9 в соответствии с расходом криптона и/или ксенона в потоке криптоноксенонового концентрата.
Нормы о предельном содержании взрывоопасных примесей в кислороде при непрерывном измерении и контроле в потоке криптоноксенонового концентрата концентрации метана допускают предельно допустимое содержание метана до 6800 мг углерода/дм3 жидкого кислорода (или 15590 ppm), то есть более, чем в десять раз превышает допустимую концентрацию метана в потоке по сравнению с обычной частотой измерения концентрации метана на воздухоразделительных установках (через два или четыре часа) (см. Файнштейн В.И. Кислород, азот, аргон - безопасность при производстве и применении. - М. Интернет Инжиниринг, 2008 - 192 с.; таблица 10, стр. 113).
Увеличение концентрации криптона и ксенона достигают уменьшением расхода криптоноксенонового концентрата. При этом растет и концентрация метана. Однако чрезмерное уменьшение потока криптоноксенонового концентрата в пределах допустимого содержания в потоке метана приводит к увеличению потерь криптона и ксенона в воздухоразделительной установке. Поэтому оптимальным расходом потока криптоноксенонового концентрата является расход, когда при его уменьшении все еще остается постоянным расход криптона и/или ксенона, то есть выполняется условие
Figure 00000001
или
Figure 00000002
где i=1÷9 - номер отдельного потока;
Figure 00000003
- расход отдельного потока криптоноксенонового концентрата, нм3/с;
Y1i - концентрация криптона в отдельном потоке криптоноксенонового концентрата, молярные доли; Y2i концентрация ксенона в отдельном потоке криптоноксенонового концентрата, молярные доли.
При применении предложенного технического решения удается, например, осуществить сбор отдельных потоков криптоноксенонового концентрата с девяти воздухоразделительных установок, установленных в удаленных друг от друга цехах, с расходом концентрата в отдельных потоках по 20÷35 нм3/ч, повысить в линии 26 давление итогового потока криптоноксенонового концентрата с 0,13 МПа до 0,17 МПа, что вместе с повышением на (20÷30) % концентрации криптона и ксенона в отдельных потоках криптоноксенонового концентрата приводит к увеличению на (60÷80) % выхода криптоноксеноновой смеси из установки III. При этом работу установки осуществляют по упрощенной схеме с уменьшением потребности в хладагенте (жидком азоте).

Claims (2)

1. Способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата, включающий подачу по линиям отдельных потоков криптоноксенонового концентрата из группы источников, их смешение в коллекторе с образованием суммарного потока криптоноксенонового концентрата и подачу его в устройство получения криптоноксеноновой смеси, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют сбор и смешение в коллекторе по крайней мере одного отдельного потока криптоноксенонового концентрата группы источников, удаленных от устройства получения криптоноксеноновой смеси, с образованием общего потока криптоноксенонового концентрата, который инжектируют, компримируют, транспортируют по линии к устройству получения криптоноксеноновой смеси и перед подачей в устройство смешивают в инжекторе с суммарным потоком криптоноксенонового концентрата, образуя итоговый поток криптоноксенонового концентрата, направляя общий поток криптоноксенонового концентрата в качестве рабочего потока, а суммарный поток криптоноксенонового концентрата - в качестве инжектируемого потока.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в линиях отдельных потоков криптоноксенонового концентрата определяют давление, концентрацию криптона, ксенона и непрерывно измеряют концентрацию метана, для каждой группы источников в коллекторе смешивают только отдельные потоки с одинаковыми или близкими значениями давления с образованием смешанных потоков с наибольшими и наименьшими значениями давления, суммарный и общий потоки криптоноксенонового концентрата создают смешением в инжекторах упомянутых смешанных потоков, а расходы отдельных потоков криптоноксенонового концентрата по линиям устанавливают в соответствии с измеренным содержанием в их потоке метана, криптона и ксенона.
RU2017143620A 2017-12-13 2017-12-13 Способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата RU2673513C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143620A RU2673513C1 (ru) 2017-12-13 2017-12-13 Способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143620A RU2673513C1 (ru) 2017-12-13 2017-12-13 Способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2673513C1 true RU2673513C1 (ru) 2018-11-27

Family

ID=64556498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143620A RU2673513C1 (ru) 2017-12-13 2017-12-13 Способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2673513C1 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2149676C1 (ru) * 1999-04-12 2000-05-27 Савинов Михаил Юрьевич Способ получения криптоно-ксеноновой смеси и устройство для его осуществления
DE10232430A1 (de) * 2002-07-17 2004-01-29 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2149676C1 (ru) * 1999-04-12 2000-05-27 Савинов Михаил Юрьевич Способ получения криптоно-ксеноновой смеси и устройство для его осуществления
DE10232430A1 (de) * 2002-07-17 2004-01-29 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Krypton und/oder Xenon durch Tieftemperaturzerlegung von Luft

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОНДАРЕНКО В.Л. и др., СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСТАНОВОК ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ РЕДКИХ ГАЗОВ, "Технические газы", 2013, No.5, стр.25-34. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103225740B (zh) 一种lng接收站利用压力能的bog处理系统
RU2415307C1 (ru) Система и способ регулируемого поднятия давления низконапорного газа
CN109296343A (zh) 一种气井排采工艺评价系统集成及方法
CN103452538B (zh) 纯氧天然气复合热载体发生器系统
CN202561438U (zh) 天然气调压装置气管路系统
CN204804793U (zh) 一种可移动制氮注氮装置
RU2673513C1 (ru) Способ сбора и смешения потоков криптоноксенонового концентрата
CN102168548A (zh) 一种煤层气井排采测量装置及方法
US11866668B2 (en) Method and system for managing variable, multi-phase fluid conversion to output fuel and energy
RU2657910C1 (ru) Способ добычи, сбора, подготовки и транспортировки низконапорной газожидкостной смеси при разработке газоконденсатного месторождения
RU2670815C9 (ru) Установка для интенсификации притока газа метаноугольных скважин
RU2406917C2 (ru) Способ сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин с высоким газовым фактором и система для его осуществления
RU2009111252A (ru) Способ и устройство для получения потока газообразного углеводорода из потока сжиженного углеводорода
CN203494410U (zh) 自动调节式流量混气机
CN109370661A (zh) 一种煤浆加压气动进料系统及方法
CN100523616C (zh) 燃气-蒸汽联合循环发电系统的煤气放散方法及设备
CN112013267B (zh) 一种lng调峰用泵接力方式输出系统及方法
GB854887A (en) A pipeline system and controls therefor
RU109007U1 (ru) Установка подготовки топливного газа из природного или попутного нефтяного газа
RU122748U1 (ru) Система сбора, подготовки и транспортировки продукции скважин
RU63435U1 (ru) Система нагнетания газожидкостной смеси
CN202561437U (zh) 天然气调压装置
CN102654242A (zh) 天然气调压装置
Martynenko et al. Use of liquid-gas ejector in liquefied natural gas (LNG) sampling system
RU2515242C1 (ru) Способ утилизации газов выветривания