SU1558443A1 - Method and apparatus for adsorption extraction of crypton-xenon mixture - Google Patents

Method and apparatus for adsorption extraction of crypton-xenon mixture Download PDF

Info

Publication number
SU1558443A1
SU1558443A1 SU874307330A SU4307330A SU1558443A1 SU 1558443 A1 SU1558443 A1 SU 1558443A1 SU 874307330 A SU874307330 A SU 874307330A SU 4307330 A SU4307330 A SU 4307330A SU 1558443 A1 SU1558443 A1 SU 1558443A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
krypton
concentrate
adsorption
xenon
adsorbent
Prior art date
Application number
SU874307330A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Нурлан Боранбаев
Михаил Иванович Серебренников
Original Assignee
Завод Втуз При Карагандинском Металлургическом Комбинате
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 Завод Втуз При Карагандинском Металлургическом Комбинате filed Critical Завод Втуз При Карагандинском Металлургическом Комбинате
Priority to SU874307330A priority Critical patent/SU1558443A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1558443A1 publication Critical patent/SU1558443A1/en

Links

Landscapes

  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к технике разделени  газов и жидкостей адсорбцией и может быть использовано в химической промышленности. Цель изобретени  состоит в повышении производительности и снижении энергоемкости процесса. Способ непрерывного адсорбционного извлечени  криптоно-ксеноновой смеси, включающий подачу исходного криптоно-ксенонового концентрата в адсорбционный аппарат с последующим замещением адсорбировавшего кислорода азотом и термической десорбцией. В предлагаемом способе используют адсорбент в виде вращающегос  кольцевого сло , а подачу в адсорбер исходного криптоно-ксенонового концентрата и замещающего адсорбировавшегос  кислород азота осуществл ют непрерывно. Причем оба подаваемых в адсорбер потока подаютс  при одинаковых давлени х и температурах соответствующих температурам насыщенных паров смеси. Кроме того, скорость движени  адсорбента должна быть не меньше скорости движени  фронта адсорбции криптона предпочтительно 2,76.10-4 м/с. Температура подаваемого на адсорбцию концентрата, предпочтительно равны 90,5 К, температура замещающего азота 77,5 К, давление равно 0,11 МПа. Устройство дл  осуществлени  адсорбционного извлечени  криптоно-ксеноновой смеси включает корпус и расположенный внутри корпуса движущийс  кольцевой адсорбер, снабженный по периметру осевого сечени  уплотн ющими пластинами. 2 с.п. ф-лы, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.This invention relates to a technique for the separation of gases and liquids by adsorption and can be used in the chemical industry. The purpose of the invention is to increase productivity and reduce the energy intensity of the process. A method of continuous adsorption extraction of a krypton-xenon mixture, comprising feeding the original krypton-xenon concentrate into an adsorption unit, followed by replacing the adsorbed oxygen with nitrogen and thermal desorption. In the proposed method, an adsorbent in the form of a rotating ring layer is used, and the source of krypton-xenon concentrate and replacement nitrogen adsorbed oxygen is continuously supplied to the adsorber. Moreover, both fed to the adsorber flow is supplied at the same pressure and temperature corresponding to the temperature of the saturated vapor mixture. In addition, the speed of movement of the adsorbent should not be less than the speed of movement of the adsorption front of krypton, preferably 2.76 . 10 -4 m / s. The temperature of the concentrate supplied for adsorption is preferably 90.5 K, the temperature of the replacement nitrogen is 77.5 K, the pressure is 0.11 MPa. A device for carrying out adsorption extraction of a krypton-xenon mixture includes a housing and a moving annular adsorber located inside the housing, provided with sealing plates around the perimeter of the axial section. 2 sec. f-ly, 2 zp f-ly, 3 ill.

Description

Изобретение относитс  к технике разделени  газов и жидкости адсорбцией и может быть использовано в химической промышленности.This invention relates to a technique for the separation of gases and liquids by adsorption and can be used in the chemical industry.

Цель изобретени  - повышение производительности и снижение энергоемкости процесса.The purpose of the invention is to increase productivity and reduce the energy intensity of the process.

На фиг.1 дано устройство, общий вид, аксонометри ; на фиг.2 - то же, разрез; на фиг.З - то же, план.Figure 1 is given a device, a general view, axonometrics; figure 2 is the same section; on fig.Z - the same plan.

Устройство содержит корпус, состо щий из верхней 1 и нижней 2 частей , имеющих с наружной стороны теплоизол ционную обшивку (не показано),The device comprises a housing consisting of the upper 1 and the lower 2 parts, having a heat insulating lining (not shown) on the outside,

соединенных между собой болтами и прокладками по фланцу. В корпусе расположен адсорбент 3 (например, марки КСМ-5 в виде гранул), который находитс  внутри цельного кольцевого адсорбера , Адсорбер h смонтирован на подшипнике 5 качени . Внутри адсорбера k имеютс  электрические нагреватели 6 солиноидного типа. На поверхности адсорбера Ц расположены уплотн ющие пластины 7 по периметру осевого сечени . На поверхности верхней части корпуса 1 припа ны каналы 8 дл  подвода и отвода газов с патрубками 9 - 12. Привод вращени  адсорбера k состоит из электрического двигател  13} зубчатой передачи с внутренним зацеплением. На поверхности верхней части корпуса 1 в местах установки каналов 8 подвода и отвода газов имеютс  отверсти  15. Электрические контакты 16 закреплены неподвижно на нижней части корпуса 2. Патрубки 17 и 18, предназначенные дл  подвода криптоно-ксеноно- вого концентрата и замещающего кислород азота, смонтированы на каналах 8 подвода и отвода газов. Способ реализуетс  следующим образом .interconnected by bolts and gaskets along the flange. An adsorbent 3 (for example, KSM-5 grains in the form of granules) is located in the casing, which is located inside a one-piece annular adsorber. Adsorber h is mounted on a rolling bearing 5. Inside the adsorber k there are electric heaters of the soloid type. Sealing plates 7 are located on the surface of the adsorber C along the perimeter of the axial section. On the surface of the upper part of the housing 1, channels 8 are fed in for supplying and discharging gases with nozzles 9-12. The rotational drive of the adsorber k consists of a gear-driven electric motor 13 with internal gearing. On the surface of the upper part of the housing 1, in the locations of the channels 8 for supplying and discharging gases, there are holes 15. The electrical contacts 16 are fixed at the bottom of the housing 2. The sockets 17 and 18, intended for supplying the krypton-xenon concentrate and nitrogen replacing oxygen on channels 8 of the supply and removal of gases. The method is implemented as follows.

Криптоно-ксеноновый концентрат, состо щий в основном из кислорода, криптоно-ксеноновой смеси 0,1% и примесей метана до 0,05%, поступает в виде насыщенного пара под давлением 0,11 ИПа и температуре 90,5 К по патрубку 17 в соответствующий канал 8 подвода газа, через отверсти  15 в газопроницаемый кольцевой адсорбер k на поверхность адсорбента 3 Вращение сло  адсорбенте ведут с линейной скоростью 2,7& 10 4 м/с. По патрубку 18 в адсорбер поступает замещающий адсорбированный кислород азот при температуре -77 5 К и давлении 0,11 МПа, Причем давлени  непрерывно подаваемых в адсорбер криптоно-ксе.чонового концентрата и азота должны быть равны между собою. В этом случае направление движени  поступающих криптоно-ксенонового концентрата и азота внутри адсорбера будет противоположным и они раздел ютс , так как на участке адсорбера между патрубками 17 и 18 образуетс  фронт двух потоков с одинаковыми давлени ми. Поток криптоно-ксенонового концентрата, поступивший в адсорKrypton-xenon concentrate, consisting mainly of oxygen, a krypton-xenon mixture of 0.1% and impurities of methane up to 0.05%, comes in the form of saturated steam under a pressure of 0.11 IPa and a temperature of 90.5 K at port 17 the corresponding gas supply channel 8, through the holes 15 into the gas-permeable annular adsorber k on the surface of the adsorbent 3; 10 4 m / s. Through pipe 18, nitrogen adsorbed to oxygen at a temperature of -77 5 K and a pressure of 0.11 MPa enters the adsorber. Moreover, the pressures of krypton-xe-carbon concentrate and nitrogen continuously supplied to the adsorber should be equal to each other. In this case, the direction of movement of the incoming krypton-xenon concentrate and nitrogen inside the adsorber will be opposite and they will separate, since the front of the two streams with the same pressure is formed at the site of the adsorber between nozzles 17 and 18. The flow of krypton-xenon concentrate entering the adsor

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

бер по патрубку 17, течет навстречу движущемус  адсорбенту 3, охлажда  его (направление вращени  адсорбента показано стрелками на фиг.З, а направление течени  замещающего кислород азота совпадает с направлением движени  адсорбентаtaking the pipe 17, flows towards the moving adsorbent 3, cooling it (the direction of rotation of the adsorbent is shown by arrows in FIG. 3, and the direction of flow of the nitrogen replacing oxygen coincides with the direction of movement of the adsorbent

3).3).

ii

В процессе охлаждени  адсорбента 3 происходит адсорбци  компонентов газов, из которых состоит криптоно- ксеноновый концентрат. Причем адсорбци  происходит в услови х динимичес- кого насыщени  адсорбента криптоно- ксеноновыми концентратом, так как неадсорбировавшийс  кислород непрерывно отводитс  из адсорбера по патрубку 9. Адсорбировавша с  криптоно- ксенонова  смесь с примес ми кислорода и метана уноситс  движущимс  адсорбентом 3 в зону замещени  адсорбировавшегос  кислорода азотом, котора  расположена на адсорбере между патрубками 10 и 18. Азот замещает адсорбировавшийс  кислород при его адсорбции на силикагеле, например, марки КСМ-5, не вли   на адсорбцию криптоно-ксеноновой смеси. Поэтому при течении азота, подаваемого в адсорбер через патрубок 18 и отводимого через патрубок 10 вместе с азотом , из адсорбера удал етс  замещенный им кислород. В адсорбере k между патрубками 10 и 12 находитс  зона десорбции. Термическа  десорбци  производитс  путем прогрева адсорбента 3 электрическими нагревател ми 6 которые включаютс  посредством электрических контактов 16 при приближении насыщенного криптоно-ксеноновой смесью участка адсорбера в зону десорбции . Количество электрических нагревателей б в устройстве должно бить не менее 10-12 штук. Электрические контакты 16, представленные на фиг,2 показаны условно, так как в действительности они наход тс  в зоне десорбции и имеют электрические выводы дл  подключени  их к источнику тока (не показано). На первом этапе термической десорбции при прогреве адсорбента 3 электрическими нагревател ми 6 происходит десорбци  азота с примес ми не замещенного им азота, как наиболее слабо адсорбирующихс  компонентов, которые отвод тс  из адсорбера по патрубку 11.In the process of cooling the adsorbent 3, the gases of the krypton-xenon concentrate are adsorbed. Moreover, the adsorption takes place under conditions of a dynamic saturation of the adsorbent with krypton-xenon concentrate, since non-adsorbed oxygen is continuously withdrawn from the adsorber through pipe 9. Adsorbed the krypton-xenon mixture with oxygen and methane impurities is carried away by the moving adsorbent 3 to the adsorbents which is located on the adsorber between the nozzles 10 and 18. Nitrogen replaces the adsorbed oxygen when it is adsorbed on silica gel, for example, grade KSM-5, without affecting the adsorption to ripton-xenon mixture. Therefore, when nitrogen is supplied to the adsorber through pipe 18 and discharged through pipe 10 along with nitrogen, the replaced oxygen is removed from the adsorber. In the adsorber k between the nozzles 10 and 12, there is a desorption zone. Thermal desorption is carried out by heating the adsorbent with 3 electric heaters 6 which are connected via electrical contacts 16 when the adsorber section is saturated with a krypton-xenon mixture into the desorption zone. The number of electric heaters used in the device should beat at least 10-12 pieces. The electrical contacts 16 shown in FIG. 2 are shown conventionally, since in reality they are in the desorption zone and have electrical leads for connecting them to a current source (not shown). At the first stage of thermal desorption, when the adsorbent 3 is heated by electric heaters 6, nitrogen is desorbed with impurities of non-substituted nitrogen, as the most weakly adsorbing components that are removed from the adsorber through the nozzle 11.

На втором этапе термической десорбции при прогреве адсорбента до 200°С происходит десорбци  криптоно ксеноновой смеси с примес ми неадсорбировавшихс  азота, кислорода и метана, котора  отводитс  из адсорбера с помощью патрубка 12. После десорбции приводимый в движение электрическим двигателем 13 адсорбер k с помощью зубчатой передачи И движетс  на подшипниках 5 качени  к зоне адсорбции, где охлаждаетс  за счет текущих навстречу холодных паров криптоно-ксенонового концентрата и вновь адсорбирует криптоно-ксено- новую смесь. Причем, так как охлаждение адсорбента 3 производитс  за счет насыщенных паров криптоно-ксенонового концентрата, необходимость в устройстве специального теплооб- менного аппарата дл  охлаждени  ад- сорбента 3 отсутствует. Так как линейна  скорость движени  адсорбера, равна  2j76 10 м/с, не меньше скорости движени  фронта адсорбции криптона, равного 2,75 Ю м/с, то практически вс  криптоно-ксенонова  смесь задерживаетс  адсорбентом. Кроме того, адсорбентом задерживаетс  также и метан, хот  его скорость движени  фронта адсорбции ,5 раза больше, чем у криптона. Поэтому дл  снижени  взрывоопасности процесса дальнейшей переработки получаемой криптоне-ксеноновой смеси необходимо замещение адсорбировавшегос  кислорода азотом (смесь метана с кислородом  вл етс  взрывоопасной).Кроме того, в предлагаемом устройстве уплотн ющие пластины 7 позвол ют ограничить перетечки газов внутри корпуса адсорбера по его внутренней поверхности, что приводит к уменьшению потерь криптоно-ксенонового концентрата на перетечки и увеличению производительности. Охлаждение адсорбента с помощью насыщенных паров криптоно-ксенонового концентрата позвол ет существенно снизить энергоемкость процесса извлечени  крипто- но-ксеноновой смеси, так как крипто- но-ксеноновый концентрат производитс  в жидком виде, а его насыщенный пар можно получить путем его мгновенного испарени  при подаче в адсорбер через патрубок 17.At the second stage of thermal desorption, when the adsorbent is heated to 200 ° C, a krypton – xenon mixture with impurities of non-adsorbed nitrogen, oxygen and methane desorbs, which is removed from the adsorber by means of a pipe 12. After desorption, an adsorber driven by an electric motor 13 is gear driven It moves on rolling bearings 5 to the adsorption zone, where it is cooled due to the cold vapors of the krypton-xenon concentrate flowing towards them and again adsorbs the krypton-xenon mixture. Moreover, since the adsorbent 3 is cooled by the saturated vapors of a krypton-xenon concentrate, there is no need for a device for a special heat exchanger for cooling the adsorbent 3. Since the linear velocity of the adsorber is equal to 2j76 10 m / s, not less than the speed of movement of the adsorption front of krypton, equal to 2.75 Yu m / s, almost all of the krypton-xenon mixture is delayed by the adsorbent. In addition, methane is also delayed by the adsorbent, although its rate of movement of the adsorption front is 5 times greater than that of krypton. Therefore, to reduce the explosiveness of the process of further processing of the resulting krypton-xenon mixture, it is necessary to replace the adsorbed oxygen with nitrogen (a mixture of methane and oxygen is explosive). In addition, in the proposed device, sealing plates 7 allow you to restrict gas leaks inside the adsorber body over its inner surface, which leads to a decrease in the losses of krypton-xenon concentrate per peretechki and increase productivity. Cooling the adsorbent with the help of saturated vapors of a krypton-xenon concentrate can significantly reduce the energy intensity of the process of extracting a krypton-xenon mixture, since the crypto-xenon concentrate is produced in a liquid form, and its saturated steam can be obtained by instantaneous evaporation when fed into adsorber through pipe 17.

Как показали расчеты в адсорбере с размерами в сечении мм, вAs shown by the calculations in the adsorber with dimensions in mm, in

200 мм (см. фиг.2) и эквивалентным диаметром (а,в)/ 195 мм и соотношени ми среднего диаметра цель5 ного тороида D и эквивалентного диаметра сечени , d наход щимис  в пределах 5, - 6,9 при одновременной подаче 0,01 м3/с криптоно-ксенонового концентрата и 0,01 м3/с замещающего200 mm (see Fig. 2) and the equivalent diameter (a, b) / 195 mm and the ratios of the average diameter of the target toroid D and the equivalent diameter of the section, d ranging from 5 to 6.9, while feeding 0, 01 m3 / s krypton-xenon concentrate and 0.01 m3 / s replacement

адсорбировавшийс  кислород азота, можно извлекать 7,9i Ю м3/с крип- тоно-ксеноновой смеси составом, %: криптоно-ксенонова  смзсь 79,2, азот 19,8, кислород 1,0, а такжеnitrogen adsorbed oxygen, you can extract 7.9i Yu m3 / s krypton-xenon mixture composition,%: krypton-xenon smzs 79.2, nitrogen 19.8, oxygen 1.0, and

5 незначительное количество метана до 0,05.5 insignificant amount of methane to 0.05.

Использование изобретени  позвол ет снизить энергоемкость процесса извлечени  криптоно-ксеноновой смеси,The use of the invention reduces the energy consumption of the process of extracting a krypton-xenon mixture,

0 так как криптоно-ксеноновый концентрат подают в кольцевой адсорбер при температуре насыщенных паров, что устран ет необходимость установки теплообменного аппарата, так как0 since the krypton-xenon concentrate is fed into the annular adsorber at the temperature of saturated vapors, which eliminates the need to install a heat exchanger, since

5 адсорбент охлаждаетс  подаваемыми в адсорбер насыщенными парами концентрата .5, the adsorbent is cooled by saturated concentrate vapor fed to the adsorber.

При переработке 15,15 м3 криптоно- ксеноновой смеси предлагаемым спосо0 бом производительность процесса извлечени  25 м3/ч, что в 5,77 раза выше, чем при переботке известным способом, при этом эиергоемкость процесса снижаетс  по сравнению с из5 вестным на А,3б кВт.When processing 15.15 m3 of a krypton-xenon mixture by the proposed method, the productivity of the extraction process is 25 m3 / h, which is 5.77 times higher than when processed by a known method, while the energy-holding capacity of the process decreases as compared to the known value of A, 3b kW .

Claims (3)

1.Способ адсорбционного извлече- Q ни  криптоно-ксеноновой смеси из1. The method of adsorption extraction Q or krypton-xenon mixture of криптоно-ксенонового концентрата, включающий подачу концентрата на слой адсорбента из гранул силикаге- л , последующее замещение адсорбиро5 вавшегос  кислорода пропусканием азота и термическую десорбцию, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  производительности и снижени  энергоемкости процесса,krypton-xenon concentrate, which includes feeding the concentrate to an adsorbent layer of silica gel granules, the subsequent replacement of adsorbent oxygen by nitrogen transmission and thermal desorption, due to the fact that, in order to increase productivity and reduce the energy intensity of the process, 0 адсорбент используют в виде вращающегос  кольцевого сло , подачу концентрата , пропускание азота и термическую десорбцию ведут непрерывно, концентрат на адсорбцию и азот на0, the adsorbent is used in the form of a rotating annular layer, the concentrate is fed, nitrogen is passed and thermal desorption is carried out continuously, the concentrate is adsorbed and nitrogen is 5 замещение кислорода подают в виде насыщенных паров при одинаковом давлении .5, the oxygen substitution is served as saturated vapor at the same pressure. 2.Способ поп.1,отличаю- щ и и с   тем, что процесс ведут2. Method pop. 1, differing from the fact that the process is conducted при температуре подаваемого на адсорбцию концентрата 90,5 К и температуре замещающего азота 77,5 К при давлении, равном 0,11 МПа„at a temperature of 90.5 K for the adsorption of concentrate and a temperature of replacement nitrogen for 77.5 K at a pressure of 0.11 MPa „ 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийс  тем, что вращение сло  адсорбента ведут с линейной скоростью 2,76-1 м/с.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the rotation of the layer of the adsorbent is carried out with a linear speed of 2.76-1 m / s. k. Устройство адсорбционного извлечени  криптоно-ксеноновой смесиk. Adsorption extraction device for krypton-xenon mixture включающее вращающийс  кольцевой корпус с патрубками и каналами дл  газов с расположенным в нем кольцевым слоем сорбента, отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности и снижени  энергоемкости процесса оно снабжено по периметру осевого сечени  кольцевого сло  сорбента уплотн ющими пластинами. ,including a rotating annular body with nozzles and channels for gases with an annular sorbent layer located therein, characterized in that, in order to increase productivity and reduce the energy intensity of the process, it is provided around the perimeter of the axial section of the annular sorbent layer with sealing plates. , 1one ИAND фиг. 1FIG. one /7/ 7 i-1i-1 гg IBIB Физ.ЪPhysical
SU874307330A 1987-07-13 1987-07-13 Method and apparatus for adsorption extraction of crypton-xenon mixture SU1558443A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874307330A SU1558443A1 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Method and apparatus for adsorption extraction of crypton-xenon mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874307330A SU1558443A1 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Method and apparatus for adsorption extraction of crypton-xenon mixture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1558443A1 true SU1558443A1 (en) 1990-04-23

Family

ID=21328218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874307330A SU1558443A1 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Method and apparatus for adsorption extraction of crypton-xenon mixture

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1558443A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Головко Г.А. Криогенное производство инертных газов. - Л.: Машиностроение, с. 290-292. Авторское свидетельство СССР V 307335, кл. В 01 D 15/08, 1974. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1132061A (en) Process and apparatus for recovering hydrocarbons from air-hydrogen vapor mixtures
US5632804A (en) Process and apparatus for separating constituents of a gas mixture by adsorption
US4261716A (en) Apparatus for recovering hydrocarbons from air-hydrocarbon vapor mixtures
US3866428A (en) Cryogenic separation of an air feed using multi-zone adsorption units
US4331456A (en) Process for recovering hydrocarbons with air-hydrocarbon vapor mixtures
US3594984A (en) Refining separation procedure of oxygen from air
US3738084A (en) Adsorption process and an installation therefor
US5039500A (en) Process for producing xenon
US3996028A (en) Process for purification of argon from oxygen
EP0227990B1 (en) Process for adsorbing and separating carbon dioxide from gas mixture
US4612022A (en) Process for increasing the concentration of one component in a multi-component _gaseous mixture
KR840005356A (en) How to remove nitrogen gas from N₂ and CO, or a mixture of N₂, CO and CO
US2793507A (en) Recovery of krypton and xenon
US3498025A (en) Adsorption process and apparatus
US5505050A (en) Process and installation for the distillation of air
JPH0459926B2 (en)
CN117771880B (en) Purification device and purification method for high-purity nitrogen
GB2281229A (en) An adsorber vessel
SU1558443A1 (en) Method and apparatus for adsorption extraction of crypton-xenon mixture
GB2171927A (en) Method and apparatus for separating a gaseous mixture
EP1492610A1 (en) Method and system for desorption and recovery of desorbed compounds
US3473296A (en) Adsorption process for gas separation
US3884661A (en) Method of and installation for fractionation by adsorption
US3452517A (en) Apparatus for the extraction of hydrogen from gas mixtures
JPH0783816B2 (en) Adsorber